140-239-1-SM

E-Jurnal Teknik Mesin, Vol. 2 No. 1, Desember 2014ISSN:2337-9928

52

ALAT BANTU PEGANG FLEKSIBEL UNTUK PROSES PENGGERINDAAN

Mahmud Rijal Arifin, Adi Purwanto, Saiful Huda

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Sains dan Teknologi AKPRINDJl. Kalisahak No. 28 Yogyakarta, Indonesia, 54222

email : [email protected]

INTISARI

Tujuan dari perancangan alat bantu pegang fleksibel ini adalah untuk mempermudah dalam prosespenggerindaan batu mulia menjadi bentuk polyhedron, pengasahan mata bor (dressing), dan untuk penghalusanspecimen uji kekerasan. Selain itu perancangan alat ini juga bertujuan untuk menghasilkan suatu alat yang mampudigunakan dalam berbagai macam pengerjaan sehingga mempunyai nilai jual yang tinggi di pasaran.

Konsep perancangan alat ini adalah dengan menggabungkan konsep kerja dari beberapa alat yang sudahterlebih dahulu ada, kemudian digabungkan dalam satu alat yang mampu disetting untuk beberapa macam pekerjaan.Tenaga penggerak yang akan digunakan pada alat ini adalah tenaga manusia yang kemudian akan diteruskan oleh ulirpenggerak untuk mengarahkan benda kerja ke batu gerinda.

Hasil perancangan alat ini adalah desain dan gambar kerja produk alat bantu pegang fleksibel untukproses penggerindaan. Dari hasil perancangan alat yang telah dilakukan terdapat komponen-komponen utamapenyusun alat ini, yaitu : base frame, vertical axle, top frame, axle join, workpiece carrier, dividing head, workpieceholder, thread shaft, horizontal axle, angle pointer, pin, flexible join, chuck drill, dan specimen holder.

Kata kunci : alat bantu pegang, fleksibel, penggerindaan.

PENDAHULUANDalam dunia yang serba modern seperti

sekarang ini segalanya dituntut untuk serba cepat,terutama dalam bidang industri manufaktur. Baik untukindustri besar, menengah, dan juga kecil. Denganadanya tuntutan ini manusia harus menjadi lebih kritisdan kreatif dalam menyikapinya. Contoh nyata yangpaling mudah untuk dilihat di antaranya adalahbanyaknya bermunculan alat-alat bantu yang dapatmembantu dan bahkan menggantikan pekerjaanmanusia tersebut. Namun tidak semua pekerjaan yangada sekarang sudah memiliki alat bantu yang dapatmemudahkan pekerjaan tersebut. Bahkan dalambeberapa kegiatan produksi manufaktur terdapatbeberapa pekerjaan yang menuntut adanya penggunaanalat bantu, salah satunya adalah pekerjaanpenggerindaan. Dalam proses penggerindaan tidaksemua bahan atau benda kerja bisa digerinda denganhanya dipegang dengan tangan. Untuk bentuk danukuran tertentu dibutuhkan alat yang bisamenggantikan peran dari tangan manusia yangberfungsi sebagai pemegang benda kerja. Alat ini biasadisebut dengan alat bantu pegang fleksibel.

Alat semacam ini memang banyak sekalidibutuhkan dalam beraneka ragam kegiatan industri,seperti halnya industri kalangan menengah ke bawah.Misalnya industri pembuatan batu cincin, industripembuatan perhiasan, dan lain sebagainya. Dalamkegiatan produksinya industri-industri tersebut bergelutdengan benda-benda kerja ataupun bahan-bahanmentah yang berukuran kecil yang tidak mungkindipegang dengan hanya menggunakan tangan kosong.Itulah salah satu contoh dari beberapa industri yang

kegiatan produksinya sangat bergantung dengan alatbantu pegang fleksibel.

Tujuan dari perancangan alat ini adalah untuk dapatdimanfaatkan untuk kegiatan produksi yangbersangkutan, dan juga menghasilkan suatu rancanganyang pasti untuk alat ini.

KAJIAN PUSTAKA

Nasir (2006), Proses pemesinan denganmenggunakan mesin perkakas sampai saat ini masihtetap merupakan proses yang paling banyak digunakan(60% sampai dengan 80%) di dalam membuatkomponen-komponen mesin yang komplit. Dalam halini mesin-mesin tersebut memiliki keterbatasan dalampenggunannya, yaitu pada bentuk benda kerja yangdapat dikerjakan dan juga waktu pengerjaannya. Makamesin-mesin ini memerlukan alat bantu yang akuratdan presisi untuk memegang benda kerja. Fixturemerupakan salah satu alat bantu yang berfungsimemegang, menahan benda kerja untuk menjaga posisibenda kerja selama proses pemesinan. Fixture inimempunyai dua jenis yaitu single fixture dan modularfixture. Modular fixture ini mempunyai konsepsederhana yaitu suatu sistem di mana terdapat bagian-bagian yang fleksibel yang dapat menahan danmemegang benda kerja sesuai dengan bentuk-bentukbenda kerja dalam waktu singkat. Bentuk benda kerjayang sulit dan rumit dipegang dengan fixture biasadapat dipegang dengan menggunakan modular fixture.

Perancangan modular fixture yang dihasilkanyaitu : base plate dengan bentuk segi empat dengandimensi 200 x 180 x 40 mm, jumlah lubang 72 buah, dimana 6 buah lubang dibuat slot dan 66 dibuat ulirdalam M12. Dua jenis klem ukuran 80 x 10 x 20 mm


53

dan 55 x 20 x 30 mm. Lokator v-block ukuran 90 x 20x 25 mm. Baut adalah M12 dengan panjang 25, 30, 50dan 60 mm, untuk T slote baut M10. Untuk mur M12dan ring diameter 12 mm.

Romi (2012), Fungsi utama dari fixture lasadalah memegang benda yang akan dilas pada saatnyaataupun sebelumnya. Fixture akan memperbaikipenyambungan benda pada saat operasi perakitannyadan proses pengelasannya namun untuk distorsi masihakan terjadi saat dilepaskan dari fixturenya.Perancangan fixture welding centrestand sepeda motorini dibuat dengan pertimbangan bahwa fungsinyasangat besar yaitu untuk mempermudah prosesproduksi dengan jumlah yang besar dan hasil kualitasproduk yang baik. Perencanaan fixture pengelasancentrestand meliputi konstruksi rangka, mejapengelasan, locator, support, toogle clamp, dan baut.Adapun hasil perhitungan komponen adalah konstruksirangka terbuat dari besi kotak 40 x 40 mm dengandimensi 670 x 500 x 900 mm. Pengelasan rangkadilakukan dengan las busur listrik dan elektroda yangdigunakan adalah jenis D4313. Baut berfungsi sebagaipengganti fungsi pasak atau pen dengan bahan adalahAISI 1025 dengan ukuran M8 x 1,25.

Sandy (2010), Perkembangan industri yangsangat pesat mendorong inovasi teknologi yang lebihbaik untuk mengembangkan kapasitas dan kualitassuatu produksi. Dengan majunya perkembanganteknologi saat ini maka diperlakukan usaha untukmengembangkan industri tersebut, salah satunyadengan membuat multiple fixture. Bila dengan alat inimampu diterapkan dengan tepat pada setiap prosespermesinan, dapat dipastikan biaya produksi akan lebihrendah sehingga dapat diperoleh keuntungan yanglebih besar yang dapat membuat suatu industri tersebutmenjadi berkembang. Alat bantu pencekam benda kerjayang ada pada mesin milling masih memilikikemampuan yang terbatas. Benda kerja yangmempunyai dimensi kecil yang berbentuk round dansquare dan benda kerja yang tidak mempunyai bagianyang dapat dicekam pada meja kerja mesin selama iniditolak untuk dikerjakan, sehingga dalam tugas akhirini dirancang suatu fixture yang memiliki kemampuanuntuk mengatasi kendala tersebut. Tujuan penyusunanperencanaan ini adalah mendesain fixture yang dapatmencekam benda kerja round dan square yangmempunyai dimensi kecil atau benda kerja yang tidakmempunyai bagian untuk dicekam dan menganalisakonstruksi fixture pada mesin milling yang dapatmencekam dengan baik untuk menghasilkan produkdengan kualitas yang baik.

Dari hasil analisa dan evaluasi yang telahdilakukan didapatkan hasil sebagaimana sebagaiberikut : gaya cekam minimal untuk dapat mencekambenda kerja berdimensi square adalah sebesar 61,31dan silindris 81,75 .

Upi (2011), Perencanaan jig and fixturemerupakan bagian dari perancangan alat bantu meliputi

proses mendesain dan mengembangkan alat bantuuntuk meningkatkan produktifitas dan efisiensi prosespemesinan produk dalam jumlah yang banyak ataumassal. Perencanaan fixture dan jig pengeboran tromolpada proses pembuatan dudukan gear meliputikonstruksi base plate, locator, pin, baut. Adapun hasilperhitungan komponen adalah konstruksi landasanterbuat dari bahan AISI 1020 Cold-drownstructuralshape (Material designation/AISInumbering) bentuk persegi empat dengan tebal 20 mmdengan dimensi panjang 620 mm dengan lebar 310mm. Mur berfungsi sebagai pengikat dalammenghubungkan komponen komponen ke dalamsuatu struktur tunggal dengan bahan dari AISI 1025dengan ukuran M 17 x 5.

LANDASAN TEORI

1. Alat bantu pegangPada umumnya sebuah perkakas bantu

pegang dirancang untuk mengalokasikan danmencekam satu macam benda kerja saja. Setiappergantian jenis komponen, maka diperlukan alat.bantu pegang yang berbeda, sehingga waktu dalamperancangan yang dibutuhkan tidak sedikit dantidak efisien dalam produksi. Untuk menjamin agarpenggunaan perkakas bantu pegang itu merupakanrancangan yang dapat diandalkan, maka perkakasbantu harus dapat memperbaiki kondisi darisebelumnya, baik akan kesederhanaan rancangan,kecepatan dalam operasi, kekuatannya dan yangtidak kalah pentingnya yaitu kefleksibelannyasehingga perkakas bantu tidak hanya digunakanuntuk satu macam produk saja tetapi diusahakandapat digunakan dalam beberapa produk. Dengandemikian akan menghemat biaya operasi pemesinandan diharapkan biaya penjualan bisa diefektifkanhingga dapat bersaing dalam pasaran.

2. Mesin gerindaMesin gerinda adalah salah satu mesin

perkakas yang digunakan untuk memotong ataumengasah benda kerja dengan tujuan tertentu.Prinsip kerja mesin gerinda adalah roda gerindaberputar bersentuhan dengan benda kerja danterjadi pemotongan atau pengasahan. Prosesmenggerinda mempunyai keuntungan sebagaiberikut :a. Merupakan metoda yang umum dari

pemotongan bahan seperti baja yang dikeraskan.Suku cadang yang memerlukan permukaankeras pertama kali di mesin untuk memberibentuk selama logam dalam keadaandilunakkan, hanya sejumlah kecil dari kelebihanbahan yang diperlukan untuk operasimenggerinda. Besarnya kelegaan ini tergantungpada ukuran, bentuk, dan kecenderungan sukucadang untuk melengkung selama operasiperlakuan panas. Pengasahan pahat tanganpemotong merupakan kegunaan yang pentingdalam proses ini.

b. Disebabkan banyaknya mata potong kecil padaroda maka menimbulkan penyelesaian yang


54

sangat halus dan memuaskan pada permukaansinggung dan permukaan bantalan. Kekasaranpermukaan yang umum dicapai adalah 0,4sampai 2200 m.

c. Penggerindaan dapat menyelesaikan pekerjaansampai ukuran teliti dalam waktu singkat.Karena hanya sejumlah kecil bahan yangdilepas, maka mesin gerinda memerlukanpengaturan roda yang halus. Dimungkinkanuntuk mempertahankan pekerjaan sampai 0,005 mm dengan mudah.

d. Tekanan pelepasan logam dalam proses inikecil, sehingga memperbolehkan untukmenggerinda benda kerja yang mudah pecahdan benda kerja yang cenderung untukmelenting menjauhi perkakas. Sifat inimemungkinkan untuk menggunakan pencekammagnetis untuk memegang benda kerja dalambanyak operasi penggerindaan.

3. Batu gerindaBatu gerinda banyak digunakan di bengkel-

bengkel pengerjaan logam. Batu gerinda sebetulnyajuga menyayat seperti penyayatan pada pisaumilling, hanya penyayatannya sangat halus, dantatalnya tidak terlihat seperti milling. Tatal hasilpenggerindaan ini sangat kecil seperti debu.

Dari berbagai bentuk batu gerindasebenarnya bahan utamanya hanya terdiri dari duajenis pokok, yaitu butiran bahan asah/pemotong(abrasive), dan perekat (bond). Fungsi batu gerinda:a. Untuk penggerindaan silindris, datar dan profilb. Menghilangkan permukaan yang tidak ratac. Untuk pekerjaan finishing permukaand. Untuk pemotongane. Penajaman alat-alat potong

METODE PERANCANGAN

1. Definisi benda kerjaProses pengerjaan yang dapat dilakukan oleh alatbantu pegang fleksibel ini adalah sebagai berikut:a. Penggerindaan batu mulia

Batu mulia yang ditemukan dari alammasih berwujud batuan yang memiliki bentuktidak beraturan. Dengan alat ini maka batutersebut dapat dibentuk menjadi bentuk berlianatau polyhedron seperti yang ditunjukkan padagambar di bawah ini. Proses pemasangan batumulia pada cekam adalah dengan menggunakanlak yang dipanaskan dan direkatkan pada cekamdan batu mulia.

Gambar 1. Berlian (polyhedron)

b. Pengasahan mata bor (dressing)Mata bor yang sudah tumpul atau sudah

tidak tajam harus diasah kembali agar dapatdigunakan. Mata bor yang memiliki diameterkecil yang sulit dipegang dengan tangan kosongdapat dipegang dengan atau dicekam denganalat ini. Proses pengasahan mata bor disesuaikandengan sudut mata bor yang akan digerinda,yaitu dengan mengatur sudut pada alat bantupegang ini.

Gambar 2. Mata bor

c. Penghalusan specimen uji kekerasanSpecimen sebelum diuji kekerasannya

harus dihaluskan terlebih dahulu dengan batugerinda sebelum difinishing dengan amplas.Dalam proses penggerindaan specimen harusbenar-benar tegak lurus dengan batu gerinda.Dengan alat ini kondisi tersebut dapat dicapai.Berikut ini adalah bentuk specimen yangmampu dikerjakan oleh alat ini :

Gambar 3. Specimen uji kekerasan

2. Deskripsi Alat Bantu Pegang Fleksibel untukProses Penggerindaan

Alat bantu pegang fleksibel pada prosespenggerindaan ini adalah alat yang mampumemegang lebih dari satu macam benda kerja yangakan digerinda. Dengan bantuan alat bantu pegangfleksibel ini benda kerja dapat dibentuk menjadibermacam-macam bentuk profile, salah satunyaadalah bentuk polyhedron yang sudut dan ukuransetiap sisinya sama. Berikut ini adalah gambar alatbantu pegang tersebut :


54







METODE PERANCANGAN






Gambar 2. Mata bor







54







METODE PERANCANGAN






Gambar 2. Mata bor







55

Gambar 4. Alat Bantu Pegang Fleksibeluntuk Proses Penggerindaan

3. Diagram Alir Perancangan Alat Bantu PegangFleksibel pada Proses Penggerindaan

Gambar 5. Komponen-komponen alat bantu pegangfleksibel untuk proses penggerindaan

4. Sistem kerja alatAlat bantu pegang fleksibel ini digunakan

untuk mengerjakan tiga macam pekerjaan. Antarasatu pekerjaan dengan pekerjaan yang laindibutuhkan sedikit penyesuaian pada alat ini.Berikut ini adalah gambar sistem kerja dari alatbantu pegang fleksibel untuk proses penggerindaanbeserta penjelasannya :

Gambar 6. Sistem kerja alat pada prosespenggerindaan batu mulia

Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwasistem yang bekerja dari alat tersebut yaitu threadshaft masuk ke dalam workpiece carrier kemudiandikunci oleh pin. Setelah itu horizontal axle yangdipasang pada workpiece carrier didorong olehthread shaft menuju batu gerinda untuk dilakukanproses penggerindaan. Sedangkan berikut ini adalahgambar dari sistem kerja alat pada prosespengasahan mata bor dan penggerindaan specimenuji kekerasan :

Gambar 7. Sistem kerja alat pada prosespengasahan mata bor dan penggerindaan

specimen uji kekerasan

Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwasistem yang bekerja pada alat tersebut adalahhorizontal axle dan thread shaft tetap masuk kedalam workpiece carrier. Namun sekarangkeduanya dihubungkan oleh flexible join sehinggaketika thread shaft diputar secara otomatishorizontal axle akan ikut berputar dan jugabergerak maju dan mundur. Pada sistem ini tidakdigunakan lagi pin untuk menahan thread shaft.

PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

Dalam proses perhitungan digunakan rumus-rumusperhitungan, di antaranya adalah sebagai berikut :

1. Torsi ()(Mashuri : 87)

= F . r

Dalam hal ini : : torsi (Nm)F : gaya (N)r : jari-jari (m)

2. Torsi penggerindaan

MULAI

Persiapan referensi desaingambar kerja

Mendesain gambar kerja

Pembahasan

Analisispembahasan dan

desain gambar kerja

Kesimpulan

Perbaikan

SELESAI


56

= . F . K .(Sularso : 91)

Dalam hal ini :: torsi pada proses penggerindaan

(Nm) : koefisien gesek

: gaya tekan (N): kapasitas energi lapisan

: jari-jari rata-rata (m)

3. Tegangan () =

(Pablo G. Caceres-Valencia : 13)

Dalam hal ini : : tegangan ( )F : gaya (N)A : luas permukaan ( )

4. Tegangan maksimal pada baut ( )= ( )

(R.S. Khurmi dan J.K. Gupta : 648)Dalam hal ini :

: tegangan maksimal pada baut ( ): gaya (N)

: diameter inti ulir (mm)

5. Tegangan geser pada ulir = ( )(R.S. Khurmi dan J.K. Gupta : 648)Dalam hal ini : : tegangan geser pada ulir ( )T : torsi (Nmm)

: diameter inti ulir (mm)

Dari rumus-rumus perhitungan di atas di dapatkan hasil:1. Horizontal axle menerima tegangan sebesar 1,55

MPa, tegangan maksimum pada poros berulirsebesar 0,17 MPa, dan tegangan geser pada ulirsebesar 0,063 MPa.

2. Ulir pada thread shaft menerima teganganmaksimum sebesar 1,07 MPa dan 0,91. Tegangangeser 0,31 MPa dan 0,37 MPa.

3. Pin menerima tegangan sebesar 124,56 MPa.4. Vertical axle menerima tegangan sebesar 0,059

MPa, tegangan maksimum pada poros berulirsebesar 0,18 MPa, dan tegangan geser pada ulirsebesar 0,062 MPa.

5. Tegangan maksimum yang bekerja pada bautpenahan tubuh atas yaitu 0,74 MPa dan tegangangeser yang bekerja adalah 0,28 MPa.

6. Tegangan maksimum yang bekerja pada tiap bautpenahan poros horisontal yaitu 0,5 MPa dantegangan geser yang bekerja adalah 0,2 MPa.

7. Tegangan yang bekerja pada baut penahan porosvertikal yaitu 0,82 MPa dan tegangan geser yangbekerja adalah 0,31 MPa.

8. Tegangan yang bekerja pada baut penahanworkpiece carrier yaitu 1,65 MPa dan tegangangeser yang bekerja adalah 0,85 MPa.

KESIMPULAN DAN SARAN1. Kesimpulan

Dari perancangan dan perhitungan yang telahdilakukan maka dapat disimpulkan bahwakomponen-komponen utama yang dibutuhkandalam pembuatan alat bantu pegang fleksibel padaproses penggerindaan adalah sebagai berikut :a. Base frame, dibuat dari baja AISI 1010 dengan

panjang 150 mm, lebar 150 mm, dan tinggi 63mm.

b. Vertical axle, dibuat dari baja AISI 1010 dengandiameter 30 mm, dan panjang 65 mm.

c. Top frame, dibuat dari baja AISI 1010 denganpanjang 150 mm, lebar 40 mm, dan tinggi 90mm.

d. Axle join, dibuat dari baja AISI 1010 dengandiameter 30 mm, dan panjang 40 mm.

e. Workpiece carrier, dibuat dari baja AISI 1010dengan panjang 60 mm, lebar 25 mm, dan tinggi38 mm.

f. Dividing head, dibuat dari baja AISI 1010dengan diameter 30 mm, dan panjang 15 mm.

g. Workpiece holder, dibuat dari baja AISI 1010dengan diameter 30 mm, dan panjang 25 mm.

h. Thread shaft, dibuat dari baja AISI 1010 dengandiameter 20 mm, dan panjang 145 mm.

i. Horizontal axle, dibuat dari baja AISI 1010dengan diameter 14 mm, dan panjang 65 mm.

j. Angle pointer, dibuat dari baja AISI 1010dengan diameter 4 mm, dan panjang 13 mm.

k. Pin, dibuat dari baja AISI 1010 dengan diameter5 mm, dan panjang 15 mm.

l. Flexible join, dibuat dari baja AISI 1010 dengandiameter 10 mm, dan panjang 30 mm.

m. Chuck drill, komponen ini adalah komponenstandar yang dibeli dengan diameter cekammaksimal 10 mm.

n. Specimen holder, dibuat dari baja AISI 1010dengan diameter 30 mm, dan panjang 40 mm.

2. Saran

Agar umur dari alat bantu pegang fleksibel inipanjang, sebaiknya diperhatikan hal-hal sepertiberikut :

a. Selalu melumasi bagian komponen-komponenalat yang saling bergesekan.

b. Hindari benda kerja yang tidak mampu ditahanatau dipegang oleh alat ini.

DAFTAR PUSTAKAImanto, Upi., 2011, Perancangan Fixture dan JigPengeboran Sprocket Sepeda Motor, Skripsi TeknikMesin, IST AKPRIND, Yogyakarta.


57

Khurmi, R.S., Gupta, J.K., 2005, Machine Design,Eurasia Publishing House (PVT.) LTD,New Delhi.

Mashuri, 2008, Fisika Non Teknologi Jilid I,Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan,Jakarta.

Putra, Romi Dwi Syah., 2012, Perancangan FixtureWelding Centrestand Sepeda Motor MerkX, Skripsi Teknik Mesin, IST AKPRIND,Yogyakarta.

Sandy, Richy Dwi Very., Sampurno, 2010, AnalisaKonstruksi dan Perencanaan MultipleFixture, Jurnal Teknik Mesin, InstitutTeknologi Sepuluh November, Surabaya.

Sularso., Suga, Kiyokatsu, 2004, Dasar Perencanaandan Pemilihan Elemen Mesin, PTPradnya Paramita, Jakarta.

Susilawati, Anita., Nasir., Romi, 2006, PerancanganModular Fixture untuk Proses Freis,Milling, dan Sekrap, Jurnal Teknik Mesin,Universitas Riau, Riau.

Documents

140-239-1-SM