Buku Prosiding Seminar Nasional Tahun 2012 - ELEKTRO ...

EM | 1ANALISIS SIMULASI UNTUK MEMPREDIKSI BATAS STABILITASCHATTER BERBASIS PERSAMAAN GETARAN SATU DERAJATKEBEBASAN PADA PROSES BUBUTAgus SusantoJurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Industri, Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya,Jl. Arief Rahman Hakim No. 100 Surabaya, IndonesiaE-mail : teman_email@yahoo.co.idAbstrakChatter merupakan getaran eksitasi diri, dimana amplitude getaranya tidak lagi linier terhadap kenaikan kedalamanpotong, melainkan naik secara eksponensial saat proses pemotongan berlangsung. Chatter memberikan efek buruk padaakurasi dimensi, kualitas akhir permukaan, mempercepat keausan pahat bahkan terjadi patah dini, serta menurunkanefisiensi operasi pemotongan. Chatter harus dihindari, diantaranya dengan meningkatkan stabilitas mesin perkakas ataumengetahui batas stabilitas proses pemotongan. Penelitian dilakukan dengan cara membandingkan hasil kedalamanpotong kritis (a lim ) simulasi berdasarkan persamaan getaran SDoF dengan hasil eksperimen pada proses turning. Prosesturning dilakukan arah putaran bendakerja clockwise dan counter clockwise dilihat dari head stock. Bendakerja yangdigunakan Mild Steel ST 41 dengan Ø 38.1 mm, panjang bebas pencekaman 150 mm, dan panjang pencekaman 50 mm.Pahat yang digunakan HSS, sudut potong utama (κ r ) 45˚. Eksperimen diawali dengan uji eksitasi untuk mengetahuifrekuensi pribadi, nilai koherensi bendakerja dan uji pemotongan untuk mengetahui a lim sebelum terjadi chatter, a lim inikemudian disebut batas stabilitas chatter. Hasil simulasi dengan eksperimen arah ccw menunjukkan hasil yangcenderung sama yaitu a lim simulasi = 0.942 mm sedangkan hasil eksperimen a lim = 1 mm. Namun, berbeda dengan hasileksperimen arah cw yang menunjukkan a lim = 1.75 mm.Kata Kunci: chatter, simulasi, eksperimen, proses turning, kedalaman potong, cw, ccw1. PendahuluanGetaran dalam bidang dinamika mesin perkakas dapatdibagi menjadi tiga jenis, getaran bebas (freevibration), getaran paksa (forced vibration), dan getaranterekstitasi diri (self-excited vibration) dimana selfexcitedvibration juga disebut chatter [1]. Chatteradalah getaran yang amplitude-nya naik secaraekponensial pada saat proses pemotongan dengankedalaman tertentu dan terjadi pada daerah tidak stabil.Amplitude yang diijinkan pada proses pemesinanmenggunakan mesin perkakas harus tidak lebih dari 2.5mm/s 2 [2]. Chatter tidak boleh terjadi dan pada saatproses pemotongan sedang berlangsung harus dalamkeadaan stabil [3], karena chatter bersifat merugikan,diantaranya menurunkan kualitas permukaan,mengurangi tingkat kepresisian dimensi bendakerja,menyebabkan pahat mudah aus bahkan terjadi patahdini, dan dapat mengakibatkan kerusakan mesin atauporos [4], oleh karena itu perlu diketahui batas stabilitaschatter sehingga dapat digunakan untuk memprediksidan menghindari terjadinya chatter. Penelitian inibertujuan untuk memprediksi batas kedalaman potongsebelum terjadi chatter, dimana batas kedalaman potongsebelum terjadinya chatter ini disebut dengankedalaman potong kritis ( a lim ). a lim dianalisa secarasimulasi menggunakan software Picoscop dan Mathcadkemudian dibandingkan dengan hasil eksperimen yangdikerjakan menggunakan bantuan software Picoscope,Mathcad dan Sigmaplot.2. Metode PenelitianMetode penelitian ini berusaha membandingkan antarahasil simulasi dengan eksperimen. Simulasi dibangundari persamaan getaran menggunakan satu derajatkebebasan (SDoF) pada proses turning. Analisis SDOFuntuk menganalisa terjadinya chatter banyak dilakukanoleh para peneliti, diantara Insperger dan Stepan [5],Kebdani, dkk [6]. Pada eksperimen terdiri-dari duapengujian, (a) uji eksitasi seperti yang pernah dilakukanChang, dkk [7] bertujuan untuk mengetahui frekuensipribadi (natural frequency), dan nilai koherensi, dan (b)uji pemotongan untuk mengetahui a lim . Gambar 1amenunjukkan rangkaian uji eksitasi. Berdasarkangambar tersebut, eksitasi dilakukan denganmenggunakan Modal Hammer (1) pada tiga titikpengukuran pada arah horisontal dan vertikal. Sensorgetaran (accelerometer) (2) dipasang pada satu titik,dimana titik tersebut merupakan titik yang diasumsikanSNTE-2012 ISBN: 978-602-97832-0-9