M hammad Iska RahmanMuhammad Iska Rahman

• 2110106012

Dosen Pembimbing

• Bambang Pramujati, S.T., M.Sc.Eng, Ph.D.• Ir Bobby Oedy P Soepangkat M Sc Ph D• Ir. Bobby Oedy P. Soepangkat, M.Sc, Ph.D.

Jurusan Teknik MesinFakultas Teknologi IndustriFakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember2013

Bubut

ProsesPemesinan Freis

Gurdi

Baja S50CBaja S50C

•Memiliki sifat tahan aus dan keuletan yang tinggi.

•Kekerasan berkisar antara 20 HRC hingga 27 HRC.

•Bahan baku untuk pembuatan komponen mesin

i d i i d k k i iseperti poros, roda gigi dan konstruksi mesin.

P G di

Keausan tepi pahat

Proses Gurdi

Parameter pemotongan

-Keausan tepi pahat

-Gaya tekan

Geometri pahat -Torsi

-Ketinggian burrMaterial pahat

Pembentukan

gg

-Kekasaran permukaan

dllPembentukangeram

Material benda

-dll

Material bendakerja

Getaran selamaproses

pemotongan

Optimasi Multi

Gaya Tekan

ResponMetode Taguchi yangdigabungkan dengan Torsidigabungkan dengan

metode Grey Relational Analysis

(GRA)(GRA)Keausan Tepi

Pahat

Metode - Gaya TekanMetode Taguchi

- Torsi- Keausan Tepi Pahat

Gaya Tekan Metode Grey

Torsi

Metode Grey Relational Analysis

Torsi

Keausan Tepi Optimalkan secara Keausan Tepi Pahat

pserentak

No Nama Peneliti

Metode Penelitian

Parameter Proses

Parameter Respon Hasil Tahun

1 Tosun Metode 4 (jenis 2 (Ketinggian Kecepatan putar spindel 1800 20061 Tosun Metode Taguchi dengan Grey Relational

4 (jenismaterial pahat, kecepatan putarspindel, gerak

2 (Ketinggian burr dan

kekasaran permukaan)

Kecepatan putar spindel 1800 rpm, gerak makan 0,1 mm/put,

sudut ujung pahat 118° dan jenis karbida

2006

Analysis makan dansudut ujung

pahat)2 Ranganathan Metode 2 (Kecepatan 4 (Kekasaran Gerak makan berkontribusi 20122 Ranganathan

et alMetode Taguchi dengan Grey Relational

2 (Kecepatanputar spindel

dan gerakmakan)

4 (Kekasaran permukaan, delaminasi, gaya tekan

Gerak makan berkontribusi76,3% dan kecepatan

berkontribusi 22,7%. Setingkombinasi faktor yaitu gerak

2012

Analysis dan torsi) makan 0,16 mm/put dankecepatan putar spindel 1600 rpm

3 Haq et al Metode Taguchi

3 (Kecepatanpotong gerak

3 (Kekasaranpermukaan

Sudut ujung pahat berkontribusi43 21% kecepatan potong

2008Taguchi dengan Grey Relational Analysis

potong, gerakmakan dansudut ujung

pahat)

permukaan, gaya tekandan torsi)

43,21%, kecepatan potongberkontribusi 28,64% dan gerakmakan berkontribusi 26,21%. Seting kombinasi faktor: sudut

ujung pahat 90°, gerak makan 0,2 mm/put dan kecepatan potong

87,96 m/min

Apakah variabel-variabel proses seperti kecepatan potong gerakseperti kecepatan potong, gerak makan, dan sudut ujung pahatmemiliki kontribusi untukmengurangi variasi secara serentak dari respon gaya tekan, torsi dan k t i h tRumusan keausan tepi pahat.Rumusan

Masalah

Bagaimana seting yang tepat dari parameter-parameter proses gurdip p p gtersebut sehingga dapatmeminimumkan respon gaya tekan, t i d k t i h ttorsi dan keausan tepi pahat.

Batasan MasalahBatasan Masalah

-• Bahan benda kerja adalah baja S50C• Pahat gurdi terbuat dari HSS yang memiliki diameter 14 mm

• Dinamometer yang digunakan adalah KISTLER tipe 9272

-• Dinamometer yang digunakan adalah KISTLER tipe 9272• Mesin gurdi yang digunakan adalah KMR-700 DS

• Pahat gurdi memiliki 2 alur• Jenis pahat gurdi yang digunakan adalah straight shank twist

drill- drill• Proses pemesinan kering

Faktor faktor yang tidak diteliti dianggapAsumsi •Faktor-faktor yang tidak diteliti dianggapselalu konstan dan tidak berpengaruh secarasignifikan terhadap hasil penelitian.

AsumsiPenelitian

•Tidak ada interaksi antar faktor.•Material yang digunakan memiliki

kehomogenan sifat mekanik dan komposisi

Penelitian

kehomogenan sifat mekanik dan komposisi kimia.

•Mesin bekerja dalam kondisi baik.•Alat ukur yang digunakan dalam keadaan

layak dan terkalibrasi.

Tujuan Penelitian

•Mengetahui besar kontribusi dari variabel-variabel prosesMengetahui besar kontribusi dari variabel variabel proses seperti kecepatan potong, gerak makan, dan sudut ujungpahat dalam mengurangi variasi secara serentak dari respon gaya tekan torsi dan keausan tepi pahat

-respon gaya tekan, torsi dan keausan tepi pahat.

•Mengetahui kombinasi dari parameter-parameter proses gurdi sehingga dapat meminimumkan respon gaya tekan, torsi dan keausan tepi pahat.-

• Sebagai bahan referensi berkaitan dengan gaya tekan,torsi dan keausan tepi pahat pada proses gurdi.

• Bagi industri manufaktur dan masyarakat dapatdigunakan untuk menentukan parameter proses secaraManfaat digunakan untuk menentukan parameter proses secaratepat yang sesuai dengan bahan benda kerja yang akandikerjakan.

Manfaat Penelitian

• Sebagai bahan referensi bagi penelitian sejenisnya dalamrangka pengembangan pengetahuan tentang optimasirangka pengembangan pengetahuan tentang optimasiparameter proses gurdi.

START

Identifikasi masalah Studi Pustaka

Penetapan perumusan masalah dantujuan penelitian

Perencanaan eksperimen:Parameter proses: Kecepatan potong (5,98, 16,18 dan 29,94m/menit)Gerak makan (0,07, 0,13 dan 0,22 mm/putaran)( , , , , p )Sudut ujung pahat (102̊, 118 ̊ dan 134 ̊)

Respon: Gaya tekan (N)y ( )Torsi (Nm)Keausan tepi pahat (mm)

AA

A

Pemilihan matriks ortogonalPemilihan matriks ortogonal

Persiapan eksperimen:M i diMesin gurdiPahat gurdiMaterial benda kerjaMeasureoscopeMeasureoscopeDinamometer dan instalasikelengkapannyaMistar ingsutMistar ingsutBevel protractorPemegang pahat

Pelaksanaan eksperimen proses gurdi disertaidengan pengukuran gaya tekan dan torsi

B

B

Pengukuran keausan tepi pahatPengukuran keausan tepi pahat

Optimasi multi respon dengangmenggunakan kombinasi

metode Taguchi-GRA

Pembahasan hasil

P ik k i l dPenarikan kesimpulan dan pemberian saran

END

Peralatan

• Mesin gurdi radial KMR-700 DSDi t KISTLER ti 9272 d i t l i l k• Dinamometer KISTLER tipe 9272 dan instalasi perlengkapan

• Nikon Measurescope• Mistar ingsut• Bevel protractor• Pemegang pahat untuk pengukuran keausan tepi pahat gurdi

Bahan

• Baja S50C berdimensi 170x20x25 mm• Baja S50C berdimensi 170x20x25 mm

Pahat

• HSS: diameter 14 mm, sudut puntir 30º, 2 mata potong, sudut bebas samping 19º, sudut ujung pahat102º, 118º dan 134º

Parameter ProsesLevel

Parameter UnitLevel

1 2 3

Kecepatan potong m/min 5 98 16 18 29 94Kecepatan potong m/min 5,98 16,18 29,94

Gerak makan mm/put 0,07 0,13 0,22

Sudut ujung pahat derajat 102 118 134Sudut ujung pahat derajat 102 118 134

Parameter ResponParameter ResponParameter Unit

Gaya tekan (Fz) N

Torsi (Mz) Nm

Keausan tepi pahat (VB) mm

Derajat K b b

No Parameter proses Jumlah level (k) υfl (k-1)

1 Kecepatan potong ( / i ) 3 2

Kebebasan (m/min)2 Gerak makan (mm/put) 3 2

3 Sudut ujung pahat 3 2

No Kec. Potong (v) Ger. Makan (f) Sud. Ujung Pahat ( )

3 (derajat) 3 2

Total derajat kebebasan 6

Matriks No Kec. Potong (v) Ger. Makan (f) (PA)1 1 1 12 1 2 2

MatriksOrtogonal L9

3 1 3 34 2 1 25 2 2 36 2 3 17 3 1 38 3 2 19 3 3 2

NoKombinasi faktor Fz (N) Mz (Nm)

Fz (N) Mz (Nm) VB (mm)replikasi replikasi replikasi replikasi ( ) ( ) ( )v f PA replikasi 

1replikasi 

2replikasi 

1replikasi 

2

1 1 1 1 2011 1922 7.29 7.81 1966.5 7.55 0.17

2 1 2 2 2923 2986 11.02 11.24 2954.5 11.13 0.149

3 1 3 3 4998 5051 17 06 17 18 5024 5 17 12 0 0863 1 3 3 4998 5051 17.06 17.18 5024.5 17.12 0.086

4 2 1 2 2201 2274 7.05 7.25 2237.5 7.15 0.107

5 2 2 3 2487 2672 9.93 10.53 2579.5 10.23 0.082

6 2 3 1 3815 3970 17.03 17.80 3892.5 17.42 0.102

7 3 1 3 1573 1539 6.21 6.45 1556 6.33 0.102

8 3 2 1 2645 2706 10.87 11.24 2675.5 11.06 0.105

9 3 3 2 3740 3714 17.14 17.26 3727 17.20 0.065

1

22

3

4 Menghitung Grey Relational Grade (GRG)

55

6

7

Kesimpulan Kontribusi Faktor

•Kecepatan potong (v) sebesar 70,75%•Gerak makan (f) sebesar 24,98%•Sudut ujung pahat (PA) sebesar 3,68%

Pengaturan Kombinasi FaktorPengaturan Kombinasi Faktor•Kecepatan potong (v) pada 5,98 m/menit•Gerak makan (f) pada 0 22 mm/putaran•Gerak makan (f) pada 0,22 mm/putaran•Sudut ujung pahat (PA) pada 102º

Saran•Perawatan mesin konvensional dan peralatan

1•Perawatan mesin konvensional dan peralatanpendukung penelitian perlu dilakukan agar penelitianmendapatkan hasil yang baik.

2

•Pada penelitian selanjutnya disarankan untukmengganti pahat gurdi yang menggunakan tangkailurus dengan pahat gurdi yang menggunakan tangkaitirus (taper) agar pada saat proses penggurdian tidak2 tirus (taper) agar pada saat proses penggurdian tidakterjadi slip pada arbor dan pahat gurdi.

Tosun (2006)

Material : AISI 4140Pahat : Diameter 5 mmParameter proses : Jenis material pahat (HSS, HSS berlapis TiN dan karbida),

kecepatan putar spindel (450, 1120 dan 1800 rpm),gerak makan (0,1, 0,2 dan 0,3 mm/rev),sudut ujung pahat (90 ̊, 118 ̊ dan 130 ̊)j g p ( , )

Respon : Ketinggian burr dan kekasaran permukaanRancangan percobaan : Orthogonal array L9Metode optimasi : Grey Relational Analysis (GRA)Metode optimasi : Grey Relational Analysis (GRA)Hasil : Ketinggian burr dan kekasaran permukaan yang rendah

dicapai pada kecepatan putar spindel 1800 rpm, gerakmakan 0 1 mm/rev sudut ujung pahat 118 ̊ dan jenismakan 0,1 mm/rev, sudut ujung pahat 118 dan jenismaterial pahat karbida.

Ranganathan et al. (2012)

Material : Glass Fibre Reinforced Polymer (GFRP)Pahat : Tungsten carbide dengan diameter 12 mmParameter proses : Kecepatan putar spindel (600, 900, 1200 dan 1600 rpm),

gerak makan (0,04, 0,08, 0,12 dan 0,16 mm/rev)Respon : Kekasaran permukaan, faktor delaminasi, gaya tekan dan

torsiRancangan percobaan : Orthogonal array L16Metode optimasi : Grey Relational Analysis (GRA)Hasil : Gerak makan memberikan kontribusi sebesar 76 3 % danHasil : Gerak makan memberikan kontribusi sebesar 76,3 % dan

kecepatan putar spindel memberikan kontribusi sebesar22,7 % terhadap semua respon.Seting yang dapat meminimalkan semua respon dicapaiSeting yang dapat meminimalkan semua respon dicapaipada proses gurdi dengan gerak makan 0,16 mm/rev dankecepatan putar spindel 1600 rpm.

Haq et al. (2008)q ( )

Material : Al/SiC metal matrix compositePahat : HSS berlapis TiN dengan diameter 10 mmParameter proses : Kecepatan potong (35,18,56,54 dan 87,96 m/min),

gerak makan (0,05, 0,125 dan 0,20 mm/rev),sudut ujung pahat (90 ̊, 115 ̊ dan 140 ̊)j g p ( , )

Respon : Kekasaran permukaan, gaya tekan dan torsiRancangan percobaan : Orthogonal array L9Metode optimasi : Grey Relational Analysis (GRA)Metode optimasi : Grey Relational Analysis (GRA)Hasil : Sudut ujung pahat memberi kontribusi sebesar 43,21 %,

diikuti oleh kecepatan potong sebesar 28,64 % dan gerakmakan sebesar 26 21 % untuk meminimalkan kekasaranmakan sebesar 26,21 % untuk meminimalkan kekasaranpermukaan, gaya tekan dan torsi.Kombinasi variabel proses yang dapat meminimumkan

d l h d j h 90 ̊ k ksemua respon adalah sudut ujung pahat 90 ̊, gerak makan0,2 mm/rev dan kecepatan potong 87,96 m/min.

Gaya Tekan

Torsi

Keausan Tepi PahatKeausan Tepi Pahat

Derajat Kebebasan• Derajat kebebasan dari matriks ortogonal (υmo)

• Derajat kebebasan dari faktor dan level (υfl)

Matriks Ortogonal• Pemilihan matriks ortogonal yang sesuai ditentukan oleh jumlah derajat g y g j j

kebebasan dari jumlah faktor dan jumlah level faktor

Rasio S/N untuk masing-masing responNo Fz (N) Mz (Nm) VB (mm) SNRA_Fz SNRA_Mz SNRA_VB

1 1966,5 7,55 0,17 -65,8739 -17,5566 15,39102 2954 5 11 13 0 149 69 4097 20 9299 16 53632 2954,5 11,13 0,149 -69,4097 -20,9299 16,53633 5024,5 17,12 0,086 -74,0219 -24,6701 21,31004 2237,5 7,15 0,107 -66,9953 -17,0843 19,41235 2579,5 10,23 0,082 -68,2307 -20,1975 21,72376 3892,5 17,42 0,102 -71,8046 -24,8185 19,82807 1556 6,33 0,102 -63,8402 -16,0260 19,82808 2675,5 11,06 0,105 -68,5481 -20,8712 19,57629 3727 17,20 0,065 -71,4272 -24,7106 23,7417

Semakin kecil semakin baik(smaller the better)

Normalisasi rasio S/N untuk masing-masing respon

No xi_Fz xi_Mz xi_VB1 0,1997 0,1741 1,00002 0 5470 0 5577 0 86292 0,5470 0,5577 0,86293 1,0000 0,9831 0,29124 0,3099 0,1204 0,51845 0 4312 0 4744 0 24175 0,4312 0,4744 0,24176 0,7822 1,0000 0,46877 0,0000 0,0000 0,46878 0 4624 0 5511 0 4988

Semakin kecil semakin baik

8 0,4624 0,5511 0,49889 0,7452 0,9877 0,0000

Semakin kecil semakin baik(smaller the better)

Deviation sequenceDeviation sequence

No delta_Fz delta_Mz delta_VB1 0,8003 0,8259 0,00002 0 4530 0 4423 0 13712 0,4530 0,4423 0,13713 0,0000 0,0169 0,70884 0,6901 0,8796 0,48165 0,5688 0,5256 0,75836 0,2178 0,0000 0,53137 1,0000 1,0000 0,53138 0,5376 0,4489 0,50129 0,2548 0,0123 1,0000

Grey Relational Coefficient

No GRC_Fz GRC_Mz GRC_VB1 0,3845 0,3771 1,00002 0,5247 0,5306 0,78483 1,0000 0,9673 0,41364 0,4201 0,3624 0,50940, 0 0,36 0,5095 0,4678 0,4875 0,39736 0,6966 1,0000 0,48487 0 3333 0 3333 0 48487 0,3333 0,3333 0,48488 0,4819 0,5269 0,49949 0,6624 0,9760 0,3333GRG

0.58720.61340.7937

Grey Relational Grade

0.79370.43060.45090.72710.38380.50270.6573

Faktor Proses Level 1 Level 2 Level 3 Selisih

KOMBINASI FAKTOR UNTUK

RESPON OPTIMUM

Kecepatan potong 0,6647 0,5362 0,5146 0,1501

Gerak makan 0,4672 0,5223 0,7260 0,2588RESPON OPTIMUM

Sudut ujung pahat 0,6057 0,5671 0,5428 0,0629

Rata-rata 0,572

0,7

0,8

de

Level Faktor

Faktor Tingkat Level Nilai Level

0,4

0,5

0,6

latio

nal G

raKecepatan potong

Gerak makan

eve

Kecepatan potong Level 1 5,98 m/menit

Gerak makan Level 3 0,22 mm/putaran

0 1

0,2

0,3

Gre

y R

el Gerak makan

Sudut ujung pahat

Rata-rataSudut ujung pahat Level 1 102 ̊

0

0,1

A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3

Sumber DF SS MS F Pv 2 0,0395 0,0198 192,233 0,005ANAVAf 2 0,1115 0,0558 541,7476 0,002

PA 2 0,0060 0,0030 29,1262 0,033Error 2 0,0002 0,0001Total 8 0,1573

Persen Kontribusi Sumber DF SS MS F P

Persen kontribusi Kontribusi (%)

v 2 0,0395 0,0198 192,233 0,005 24,98

f 2 0,1115 0,0558 541,7476 0,002 70,75

PA 2 0,0060 0,0030 29,1262 0,033 3,68Error 2 0,0002 0,0001 0,58Total 8 0 1573 100 00Total 8 0,1573 100,00

Kombinasi faktor prosesFz (N)

Mz (Nm)

VB (mm)No v f PA

1 1 3 1 4200 17,88 0,149

DATA HASIL EKSPERIMEN

2 1 3 1 4313 18,56 0,1523 1 3 1 4238 18,92 0,151

Rata-rata 4250,3 18,45 0,151

KONFIRMASI

INTERVALINTERVAL KEYAKINAN

95%

GRG min max

GRG optimasi 0,8255 0,8799

GRG 0 8229 0 8971konfirmasi 0,8229 0,8971

Semakin kecil semakin baik(smaller the better)(smaller the better)

Tertuju pada nilai tertentu(nominal is best)( )

Semakin besar semakin baik(larger the better)

Semakin kecil semakin baik(smaller the better)(smaller the better)

Tertuju pada nilai tertentuj p(nominal is best)

Semakin besar semakin baik(larger the better)

deviation sequence

grey relational coefficientg y

Grey Relational Grade

DATA HASIL EKSPERIMEN

FaktorKombinasi Awal

Level Nilai

K t t 2 19 78 / itEKSPERIMEN KONFIRMASI

Kecepatan potong 2 19,78 m/menit

Gerak Makan 2 0,13 mm/put

Sudut ujung pahat 2 118 ̊

PERBANDINGAN KOMBINASI AWAL DENGAN KOMBINASI OPTIMUMDENGAN KOMBINASI OPTIMUM

GRC Fz GRC Mz GRC VB GRG_ _ _

Kombinasi awal 0,5139 0,5120 0,5741 0,5333

Kombinasi optimum 0 7779 1 1288 0 8022 0 9030Kombinasi optimum 0,7779 1,1288 0,8022 0,9030

Peningkatan nilai GRG 69,31%