cutting tool

  CUTTING TOOLS

2.

A.                        Pengertian Cutting Tools

Alat pemotong (cutter) adalah alat yang digunakan untuk menghilangkan bahan dari benda kerja dengan cara deformasi geser.

Bahan-bahan yang digunakan untuk cutting tool pada proses pemesinan merupakan faktor utama yang bisa mempengaruhi proses pemesinan itu sendiri. Pada saat proses pemesinan, cutting tool mengalami kenaikan temperatur dan tegangan akibat gesekan dengan benda kerja.

Beberapa karakteristik dalam menentukan bahan cutting tool antara lain :

1.      Kekerasan (hardness)

Kekerasan merupakan karakteristik di mana bahan cutting tool harus lebih keras daripada bahan benda kerja yang dikerjakan. Kekerasan bahan cutting tool akan mempengaruhi kekuatan cutting tool pada saat proses pemesinan, khususnya pada tem­peratur tinggi tinggi (>600° C) yang pada suhu tersebutmaterial logam akan mencapai suhu “ austenit “. Bahan yang digunakan cutting tool hendaknya dipilih sesuai dengan temperatur saat proses pemesinan.

2.      Ketangguhan (toughness)

Ketangguhan merupakan suatu karakteristik di mana ketahan­an suatu cutting tool dalam mengatasi gaya impak pada saat proses pemesinan, khususnya pada proses yang berlangsung secara terputus-putus, misalnya pada proses pembuatan poros spline dan roda gigi.

3.      Ketahanan aus

Ketahanan aus merupakan karakteristik yang mempengaruhi umur cutting tool pada proses pemesinan sebelum cutting tool tersebut diasah ataupun diganti.

4.      Kestabilan kimiawi

Kestabilan kimiawi merupakan karakteristik yang harus di­penuhi oleh bahan benda kerja yang bisa menyebabkan keausan.

B.     Gaya Potong dan Kecepatan Potong

Gaya geser dan sudut bidang geser merupakan fungsi dari gaya gesek serpihan dengan permukaan pahat, sedangkan gaya gesek tergantung kepada beberapa faktor, antara lain kehalusan dan ketajaman pahat, ada tidaknya zat pendingin (coolant), material pahat, material benda kerja, kecepatan potong dan bentuk pahat nya.

Secara umum dapat dikatakan, bila gaya gesek besar, geramnya tebal, sudut geser kecil. Untuk mengukur besarnya gaya-gaya tersebut, digunakan dinamometer elektronik, misalnya gaya potong tidak di ukur pada tempat pemotongan, tetapi reaksi pemotongan nya yang di ukur. Kombinasi transduser dan platform, digunakan untuk mengukur 3- buah gaya dan momen puntir/torsi (pada proses penggurdian).

Gaya-gaya yang bekerja pada ujung mata pahat mesin bubut, dapat di lihat pada gambar: 

Keterangan:

 =  Gaya Longitudinal

 =  Gaya Tangensial

 =  Gaya Radial

Dalam operasi permesinan, gaya terpenting adalah Gaya Tangensial sebab secara persentase, gaya ini yang paling besar. Ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan:

ü  Gaya perkakas tidak berubah secara signifikan dengan berubahnya kecepatan potong.

ü  Makin besar hantaran (feed) perkakas, makin besar gaya yang diperlukan.

ü  Makin dalam pemotongan, makin besar gaya yang diperlukan.

ü  Gaya tangensial meningkat dengan membesarnya serpihan.

ü  Gaya longitudinal menurun, bila jari-jari ujung pahat dibuat lebih besar, atau kalau sudut tepi pemotongan sisi diperbesar.

ü  Menggunakan media pendingin (coolant)

Dibawah ini dapat dilihat gambar ilustrasi dari approksimasi persentase dari distribusi gaya-gaya potong yang terjadi pada pahat mata tunggal.

                Keterangan:    =  27 %

                                     =  67 %

                                     =   6 %     

Terlihat bahwa Gaya Tangensial; , mempunyai kontribusi gaya yang paling besar, oleh karena itu gesekan dan panas akan lebih banyak timbul akibat gaya ini, sehingga atensi dalam hal pendinginan (coolant), harus lebih di fokuskan di daerah tersebut.

Catatan: Terlihat bahwa ke-3 gaya tersebut seolah-olah mempunyai satuan persen (%), pada hal, ini ingin mengatakan bahwa persentase itu merupakan perbandingan gaya-gaya yang terjadi pada titik pusat pemotongan suatu benda kerja logam pada suatu proses pembubutan.   

Gaya pada  cutting tool  tergantung pada :

1.      Gaya tangensial (F_T) meningkat seiring dengan semakin besamya serpihan yang dihasilkan.

2.      Gaya longitudinal (F_L) semakin menurun jika jari-jari ujung pahat dibuat lebih besar atau jika sudut tepi pemotongan sisi diperbesar.

3.      Semakin dalam pemotongan (feed), semakin besar gayanya.

4.      Semakin besar hantaran cutting tool, semakin besar gayanya.

Kecepatan potong adalah suatu harga yang diperlukan dalam menentukan kecepatan pada proses penyayatan atau pemotongan benda kerja. Harga kecepatan potong tersebut ditentukan oleh jenis alat potong dan jenis benda kerja yang dipotong. Rumus dasar untuk menentukan kecepatan potong adalah :

Keterangan :

Vs        =  kecepatan potong dalam m/menit

D         =  diameter pisau dalam mm

S          =  kecepatan putaran dalam rpm

Faktor yang mempengaruhi harga kecepatan potong :

ü  Bahan benda kerja/material

Semakin tinggi kekuatan bahan yang dipotong, maka harga kecepatan potong semakin kecil.

ü  Jenis alat potong

Semakin tinggi kekuatan alat potong maka harga kecepatan potong semakion besar

ü  Besarnya kecepatan penyayatan

Semakin besar jarak penyayatan maka kecepatan potong semakin kecil

ü  Kedalaman penyayatan

Berikut ini kecepatan potong standart untuk berbagai jenis logam :

Dalam menentukan kecepatan potong kita dapat juga melihat tabel yang telah di sesuaikan dengan kekuatan jenis bahan yang di gunakan saat proses penyayatan untuk mengurangi benda kerja melalui proses pembubutan. Tabel yang di gunakan dapat dilihat di bawah ini.

Tabel kecepatan sesuai dengan jenis bahan :

C.    Alat potong pada pembubutan

1.    Jenis dan tipe pahat bubut.

Secara umum tipe pahat bubut dapat dibedakan menjadi dua tipe yakni : Solid tool, dan Tool bits. Solid tool ialah pahat bubut yang berukuran besar dibuat dari baja perkakas paduan (alloy tool steel) atau High Speed Steel (HSS). Seperti pada gambar 9.33. Pahat dari jenis ini digunakan dalam pekerjaan penyayatan bahan-bahan lunak (seperti baja lunak /Mild Steel). Pemasangannya langsung dijepit pada tool post, namun terdapat pula ukuran yang kecil (1/4 “) ini dipasang pada tool holder, pahat ini termasuk solid tool.

Tool bit ialah pahat yang hanya terdiri atas mata potongnya dan harus menggunakan tool holder, dengan spesifikasi khusus sesuai dengan bentuk tool bit itu sendiri, atau di brazing pada tangkainya

2.     Sudut kemiringan pada pahat bubut

Kikir menunjukan proses penyayatan pada benda kerja yang secara lansung dapat kita rasakan pengaruh penyayatan tersebut. Proses penyayatan yang terjadi ini ternyata salah satunya disebabkan oleh adanya sudut kemiringan dari sisi sayat mata kikir tersebut sebagai alur untuk membuang tatal (chips) keluar dari bidang pemotongan. Gambar 9.35 memperlihatkan illustrasi dari mata kikir yang menunjukan bahwa setiap sudut kemiringan dari mata kikir tersebut langsung pada pemotongan. Walaupun dalam pekerjaan mengikir terjadi variasi sudut yang disebabkan oleh gerakan manual kadang meningkat atau menurun tergantung gerakan kikir, namun sudut ini memberikan sisi buang untuk mengeluarkan tatal (chips) walaupun hal ini tidak nampak hingga pemotongan terlihat dibawah mikroscop.

Prinsip yang sama diterapkan pada cutting tool yang memiliki satu mata potong, namun hasilnya ternyata berbeda dengan alat ptotong yang memiliki mata potong lebih dari satu.

3.    Pengaruh sudut kemiringan sisi potong

Pada gambar 9.36 diperlihatkan Bahwa faktor utama dalam performa alat potong terdapat pada sudut rake (sudut sayat) yang diukur mendatar dari sisi potong, kemiringan sisi potong inilah yang menyebabkan tatal terangkat secara cepat dari permukaan yang membentuk sudut normal mendekati pada susut kemiringan tadi

4.    Sisi sayat normal (normal rake)

Peningkatan sisi sayat dari keadaan normal akan menurunkan gaya pemotongan sehingga diperlukan daya yang lebih besar, hal ini biasanya dilakukan pada proses finishing akan tetapi tegangan pada alat potong akan berkurang karena diserap oleh sudut baji (wedge angle) secara tegak dan cenderung mengurangi umur pahat. Gambar 9.37 memperlihatkan pahat positif (Positive rake) dan berbeda sesuai dengan bahan yang dipotong, walaupun ini hanya pendekatan.

5.     Kemiringan pada Pahat bubut

Pengendalian kemiringan pahat dilakukan untuk mengendalikan aliran chip serta permukaan benda kerja hasil pebubutan, untuk itu maka perlu untuk melakukan identifikasi berikut : Periksa kebenaran sisi potong, lihat 900 dari sisi potong beberapa gerakan menyudut dari sumbu pahat apakah kemiringannya posisitif atau negative (lihat gambar 9.38)

Pahat terpasang pada tool holder dengan kemiringan mendekati 150, sehinga dengan bentuk pahat yang diasah pada zero inclination (pahat dengan kemiringan 0) dalam pemakaiannya menjadi “positive incli-nation” (pahat positif) Gambar 9.39 memperlihatkan hubungan antara kemiringan sisi sayat serta berbagai dimensi dari pahat bubut dalam pemasangannya pada mesin bubut, Ketinggian pahat terhadap sumbu benda kerja.