Mesin Bubut

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.

Roda gigi penukar disediakan secara khusus untuk memenuhi keperluan pembuatan ulir. Jumlah gigi pada masing-masing roda gigi penukar bervariasi besarnya mulai dari jumlah 15 sampai dengan jumlah gigi maksimum 127. Roda gigi penukar dengan jumlah 127 mempunyai kekhususan karena digunakan untuk konversi dari ulir metrik ke ulir inci.
[sunting] Prinsip kerja mesin bubut
Mesin bubut yang menggunakan sabuk di Hagley Museum

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.
[sunting] Bagian-bagian mesin bubut

Mesin bubut terdiri dari meja dan kepala tetap. Di dalam kepala tetap terdapat roda-roda gigi transmisi penukar putaran yang akan memutar poros spindel. Poros spindel akan menmutar benda kerja melalui cekal. Eretan utama akan bergerak sepanjang meja sambil membawa eretan lintang dan eretan atas dan dudukan pahat. Sumber utama dari semua gerakkan tersebut berasal dari motor listrik untuk memutar pulley melalui sabuk.
BAGIAN-BAGIAN UTAMA MESIN BUBUT

1. A. Kepala Tetap

Berfungsi untuk memegang dan memutar benda kerja. Kepala tetap dipasang pada poros utama

1. B. Roda Gigi Pengganti

Berfungsi memindahkan putaran poros utama ke kotak roda gigi pengatur pemakanan dan penggerak poros transportir yang sekaligus untuk menggerakkan eretan sepanjang alas.

1. C. Pembawa

Berfungsi untuk mendukung dan mengantarkan alat potong pada posisi/tempat pemotongan.

1. D. Kepala Lepas

Berfungsi untuk mendukung benda kerja yang dipegang oleh cekam atau dipegang dengan senter kepala tetap dan senter kepala lepas. Disamping itu kepala lepas juga berfungsi untuk memasang cekam bor/mata bor.

1. E. Badan Mesin

Berfungsi untuk mendukung semua komponen utama mesin bubut. Bagian atas badan mesin dibuat beralur yang berfungsi untuk landasan luncur dari kepala lepas.

PEMEGANG BENDA KERJA

1. 1. Cekam Rahang Tiga

Cekam rahang tiga adalah pemegang benda kerja yang mempunyai tiga rahang penjepit yang dapat bergerak secara bersama-sama sepanjang alur saat mengunci dan membuka benda kerja. Cekam ini dapat menjepit benda kerja bulat, segi enam,segi sembilan dan kelipatan tiga lainnya.

Gambar 19. Cekam Rahang Tiga

Penjepitan benda kerja dengan cekam rahang tiga dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu penjepitan arah dalam sisi benda kerja dan penjepitan arah luar sisi benda kerja

1. 2. Cekam Rahang Empat

Cekam rahang empat mempunyai rahang penjepit empat buah. Rahang cekam empat dapat bergerak bebas sepanjang alur rahang pada saat mengunci maupun membuka benda kerja. Ada dua type cekam rahang empat, yaitu:

- Cekam rahang empat universal

Prinsip penjepitan cekam rahang empat universal ini sama dengan cekam rahang tiga, dimana rahang cekam dapat bergerak bersama-sama saat membuka maupun mengunci benda kerja secara otomatis.

- Cekam rahang empat independen

Cekam rahang empat independen sama fungsinya dengan cekam rahang empat universal. Perbedaannya terletak pada teknik pengunciannya. Pada cekam rahang empat independen ini masing-masing rahang penjepit harus dikunci dan dibuka satu persatu. Masing-masing rahang dapat digerakkan sendiri tanpa ada hubungannya dengan rahang yang lain.

Gambar 20. Cekam Rahang Empat

1. 3. Plat Pembawa

Plat pembawa digunakan untuk memegang benda kerja yang dibubut diantara dua senter. Dalam memegang benda kerja plat pembawa dilengkapi dengan pembawa (lathe dog)

Gambar 21. Plat Pembawa


Gambar 22. Pembawa

Plat pembawa dapat dibedakan tiga macam,yaitu:

- Plat pembawa beralur.

Digunakan untuk meletakkan pembawa yang berujung bengkok.

- Plat pembawa berlobang

Digunakan untuk menjepit benda kerja yang sukar dijepit oleh cekam rahang tiga dan cekam rahang empat

- Plat pembawa berbatang

Digunakan untuk meletakkan pembawa yang berbatang

Pembawa (lathe dog) adalah alat yang berfungsiuntuk membawa benda kerja sehingga ia berputar mengikuti putaran poros mesin.

PENDUKUNG

Pendukung adalah alat yang digunakan untuk mendukung atau menyangga benda kerja yang berukuran panjang dan berdiameter kecil.

Sesuai dengan kegunaannya, pendukung ada dua macam yaitu:

- Pendukung Tetap (steady rest)

Gunanya untuk mendukung benda kerja yang berdiameter kecil dan berukuran panjang. Posisi pendukung ini tetap, tidak berpindah sepanjang alas mesin saat mesin bubut bekerja.

- Pendukung Jalan (follower rest)

Gunanya sama dengan pendukung tetap, perbedaannya adalah pendukung jalan dipasang pada eretan dan ikut bergerak dibelakang pahat bubut bersamaan dengan gerakkan pembawa.

Gambar23. Pendukung Tetap

(Steady Rest)


Gambar 24. Pendukung Jalan

(Followe Rest)

SENTER

Senter digunakan untuk mendukung dan memegang benda kerja yang dibubut diantara dua senter. Senter mesin bubut ada dua macam, yaitu:

- Senter Tetap

Adalah senter yang tidak ikut berputar bersama benda kerja pada saat pembubutan.

- Senter Jalan

Adalah senter yang ikut berputar bersama benda kerja pada saat pembubutan.

Gambar 25. Senterg Tetap


Gambar 26. Senter Jalan

KOLED

Koled adalah alat yang digunakan untuk menjepit benda kerja yang berukuran kecil yang harus dikerjakan dengan mesin bubut. Dalam pembubutan koled dipasang pada poros kepala tetap yang pada bagian ujung poros dilengkapi dengan batang penarik, ujung berulir.

Gambar 27. Koled

PAHAT BUBUT

Pahat bubut adalah alat potong yang digunakan untuk memotong benda kerja yang dikerjakan dengan mesin bubut.

Pahat bubut harus mempunyai sifat-sifat:

1. Harus cukup kuat dan mampu menahan beban dan tekanan pemotongan.
2. Harus mempunyai kekerasan yang tinggi hingga mampu bertahan pada temperatur tinggi selama pemotongan.
3. Harus tahan terhadap keausan.

Menurut bahannya pahat bubut dibedakan atas:

1. Pahat bubut baja potong cepat (HSS)
2. Pahat bubut baja karbon potong cepat (HCS)

Gambar 28. Bentuk Pahat Bubut

Gambar 29. Sudut Pahat Bubut dan Kecepatan Potong

Macam-macam bentuk pahat bubut:

1. Pahat Bubut Rata

Digunakan untuk membubut permukaan benda kerja menjadi rata. Pahat ini terdiri dari dua macam, yaitu pahat bubut rata kiri dan pahat bubut rata kanan.

1. Pahat Bubut Muka

Digunakan untuk membubut penampang permukaan benda kerja menjadi rata dan datar.

1. Pahat Bubut Potong

Digunakan untuk memotong benda kerja.

1. Pahat Bubut Pembentuk

Adalah pahat bubut yang ujung mata potongnya berbentuk cembung atau cekung sesuai dengan bentuk benda kerja yang akan dibuat.

1. Pahat Bubut Dalam

Digunakan untuk membubut permukaan dalam lobang benda kerja.

1. Pahat Bubut Ulir

Digunakan untuk membubut ulir benda kerja. Ujung mata pahat dibuat sesuai dengan jenis ulir yang akan dibuat.

Letak mata potong (ujung sisi sayat) pahat bubut harus dipasang tepat pada titik pusat benda kerja atau tepat pada titik senter mesin. Jika letak mata potong pahat bubut diatas titik senter mesin, maka sudut yang dibuat oleh garis sumbu mesin dan sudut tatal akan lebih besar akibatnya sudut bebasnya menjadi berkurang, akibatnya pahat akan melentur dan sisi depan pahat akan masuk lebih dalam pada benda kerja.
a = Sudut Bebas

b = Sudut Baji

d = Sudut Pemotongan

g = Sudut Tatal

Jika letak mata potong pahat bubut dibawah titik senter mesin, besarnya sudut antara garis sumbu dan sudut tatal akan berkurang, sehingga sudut bebas jadi besar. Akibatnya benda kerja akan terangkat.

Gambar 30. penyetelan mata potong terhadap senter mesin

PEMBUBUTAN TIRUS

Pembubutan tirus adalah pembubutan benda kerja sehingga benda kerja berbeda ukuran penampang disepanjang benda. Pembubutan tirus dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu:

1. 1. Pembubutan Tirus Dengan Penggeseran Kepala Lepas

Kepala lepas terdiri atas dua bahagian yaitu alas dan badan. Kedua badan ini diikat oleh baut dan dapat digeser-geser kedudukannya. Pada bagian belakang kepala lepas terdapat garis skala ukuran. Jika garis skala ukuran bergeser, maka sumbu antara kepala tetap dengan kepala lepas akan berubah. Perbedaan kedudukan senter inilah yang dimanfaatkan untuk membubut benda kerja sehingga menghasilkan pembubutan tirus.

Ganbar 31. Pembubutan Tirus DenganPengeseran Kepala Lepas

Rumus perhitungan pergeseran tirus kepala lepas ini

X = mm

Dimana:

X = pergeseran Kepala Lepas

L = Panjang benda kerja

D = Diameter terbesar

d = Diameter terkecil

l = Panjang ketirusan

1. 2. Pembubutan Tirus Dengan Penggeseran Eretan Atas

Pembubutan tirus dengan menggeser eratan atas dapat menghasilkan benda tirus sepanjang gerakan menanjang eratan keatas. Dengan cara ini, eratan digeser kedudukannya dalam satuan derajat sesuai dengan besar sudut tirus yang akan dibuat.

Gambar 32. Pembubutan Tirus Dengan Penggeseran Eretan Atas

Rumus perhitunganbesarnya sudut peergesaran eratan adalah

dimana:

Tg = Tangen

a = Besarnya sudut tirus

D = Diameter terbesar

d = Diameter terkecil

l = Panjang tirus

1. 3. Pembubutan Tirus Dengan Penggeseran Taper Attachment

Pembubutan tirus dengan penggeseran taper attachment adalah dengan memasang peralatan tirus pada eretan mesin sehingga ia dapat bergerak bebas sepanjang alas. Besarnya pergeseran peralatan tirus sama dengan perhitungan tirus dengan menggeser eretan atas, yaitu:

Gambar 33. Pembubutan Tirus Dengan Penggeseran Taper Attachment

KECEPATAN POTONG PEMBUBUTAN

Adalah panjang bram yang terpotong per satuan waktu. Setiap bahan memiliki kecepatan potong tersendiri, tergantung dari kualitasnya. Semakin keras bahan, semakin kecil harga kecepatan potongnya. Begitu juga sebaliknya. Kecepatan potong tergantung dari putaran mesin, diameter benda kerja dan jenis bahan yang akan di bubut.

Tabel 5. Harga kecepatan Potong Menurut bahan yang dibubut

BAHAN


HERGA KECEPATAN POTONG (m/menit)
Baja karbon sedang

Besi tuang

Baja potong cepat

Kuningan

perunggu

alumunium


20 – 30

18 – 25

12 – 18

45 – 90

15 – 21

100 – 300

Jika benda kerja dengan garis tengah d yang berputar L putaran tiap menit, maka panjang bram yang terpotong adalah sama dengan keliling benda itu sendiri. Atau:

Jika benda kerja berputar lebih dari 1 putaran dalam 1 menit atau dalam n putaran maka panjang bram yang terpotong dalam 1 menit adalah

Makin besar garis tengah benda kerja, semakin panjang bram yang terpotong

ULIR

Mekanik Penggerak Pemotongan Ulir

Mekanik penggerak pemotongan ulir adalah semua komponen mesin bubut yang bergerak bersama-sama selama proses pemotongan ulir. Gerakan mekanik berasal dari putaran motor listrik yang memutar poros utama dengan perantaraan roda gigi, kemudian diteruskan ke rangkaian roda gigi pengganti. Dengan perantaraan kotak roda gigi putaran diteruskan ke poros transportir yang secara lansung menggerakkan eretan secara otomatis. Gerakan inilah yang dimanfaatkan untuk membuat ulir.

Gambar 34. Rangkaian Mekanik Penggerak Pemotongan Ulir

Perhitungan Roda Gigi Pengganti

Roda gigi pengganti berfungsi untuk mendapatkan perbandingan putaran tertentu antara benda kerja dengan putaran poros transportir. Perhitungan dan pengaturan roda gigi pengganti berdasarkan perbandingan banyaknya kisar/gang ulir benda kerja dengan banyaknya kisar/gang ulir poros transportir. Adapun perbandingan tersebut dapat dinyatakan dengan rumus:

Dan roda gigi pengganti yang tersedia: 20, 22, 23, 25, 30, 32, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 76, 80, 90, 100 dan 127 (untuk mesin bubut kecil); 20, 25, 30, 40, 45, 50, 60, 65, 75, 85, 90, 100, 115, 125 dan 127 (untuk mesin bubut besar)

Diameter terbesar adalah ukuran terbesar dari diameter ulir. Pada baut diameter terbesar diukur dari puncak tertingi dari ulir dan mur diameter terbesar diukur dari celah terdalam dari ulir. Diameter terbesar biasanya dibuat sedikit lebih kecil dari ukuran maksimal yaitu dikurangi dari ukuran sebenarnya sekitar 0,1 – 0,2 mm.

Diameter terkecil adalah ukuran yang ditunjukkan oleh ulir pada celah terbawah dari baut atau teratas dari mur. Diameter terkecil dibuat lebih besar pada lobang mur dan lebih kecil dibuat pada baut.

Penentuan diameter terbesar dan diameter terkecil menurut Technical Departement Of Education Of Victoria adalah:

D min = D max – 2 x kedalaman ulir

Kedalaman ulir metris = 0,61 x kisar

Kedalaman ulir BSW = 0,64 x kisar

Jika diameter terkecil sudah diperoleh, maka pada bahan untuk mur dibuat alur bebas pengaman sebesar diameter tersebut.

Pengasahan sudut pahat bubut harus sama dengan sudut ulir. Sudut ulir metris adalah 600 dan sudut ulir whitworth 550. Sudut-sudut ini diperiksa dengan menggunakan mal ulir dan mal pahat.

Gambar 35. Pemeriksaan Sudut Pahat Ulir

Kedua sisi pemotong yang langsung memotong benda kerja dibuat sudut bebas samping sebesar 20 sampai 30. bagian belakang mata potong diberi kebebasan. Besar sudut bebas belakang sama dengan sudut bebas samping. Pengambilan posisi sudut tergantung pada ulir yang akan dibuat.

Gambar 36. Sudut Bebas Belakang

Sudut bebas belakang ini berfungsi agar bagian bawah mata potong tidak memotong ulir yang telah terbentuk dan dapat berjalan sejalan alur ulir yang telah terbentuk. Mencari besar sudut depan dan sudut bebas belakang lihat gambar 32.

Gambar 37. Bukaan Garis Ulir

Jarak puncak ulir adalah AB. Jika ulir tersebut dipotong pada titik B dan bukaan dari garis ulir membentuk garis AC, BC dan siku terhadap AB. Panjangnya garis ulir adalah sama dengan keliling bukaan silinder. Sudut segitiga ABC adalah sudut bebas depan dari pahat.

Dari gambar 32, dapat dihitung besarnya sudut ulir

Gambar 38.Langkah Membubut Ulir Segi Tiga

Gambar 39. Bentuk Ulir ISO UNIFIED, ISO METRIC,

TRAPESIUM ACME

Gambar 40. Bentuk Ulir Segi Empat, Withworth, British