pengembangan model multi-objective optimization … fileperpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

PENGEMBANGAN MODEL MULTI-OBJECTIVE OPTIMIZATION UNTUK MENENTUKAN PARAMETER PEMOTONGAN SINGLE-PASS DENGAN END MILLING

Skripsi

Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

LISYANI NAFARI SUSANA I 0307052

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011


commit to user

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. ii

LEMBAR VALIDASI ......................................................................................... iii

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS ...................................................... iv

SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ............................. v

KATA PENGANTAR.. ....................................................................................... vi

ABSTRAK ............................................................................................................ viii

ABSTRACT ......................................................................................................... ix

DAFTAR ISI ........................................................................................................ x

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xviii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG MASALAH ........................................................ I-1

1.2 PERUMUSAN MASALAH ................................................................... I-3

1.3 TUJUAN PENELITIAN ......................................................................... I-4

1.4 MANFAAT PENELITIAN ..................................................................... I-4

1.5 BATASAN MASALAH ......................................................................... I-4

1.6 ASUMSI .................................................................................................. I-4

1.7 SISTEMATIKA PENULISAN ............................................................... I-5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 PROSES PEMESINAN .......................................................................... II-1

2.2 PROSES MILLING ................................................................................. II-3

2.2.1 Macam –Macam Proses Milling .................................................... II-4

2.2.2 Mesin Milling CNC ....................................................................... II-6

2.2.3 Bagian Utama Mesin Milling CNC ............................................... II-7

2.2.4 Parameter Pemotongan .................................................................. II-9

2.3 MODEL OPTIMISASI ........................................................................... II-11


commit to user

xi

2.3.1 Model Optimisasi Penentuan Parameter Pemotongan ................... II-12

2.3.2 Kendala Model ............................................................................... II-13

2.4 METODE OPTIMISASI MULTIOBJEKTIF ......................................... II-16

2.4.1 Function Transformation ............................................................... II-16

2.4.2 Metode Pembobotan Fungsi Tujuan .............................................. II-18

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 TAHAP IDENTIFIKASI MASALAH.................................................... III-1

1. Studi Pustaka ...................................................................................... III-2

2. Perumusan Masalah ............................................................................ III-2

3. Penentuan Tujuan dan Manfaat Penelitian ......................................... III-2

3.2 TAHAP PENGEMBANGAN MODEL OPTIMISASI .......................... III-3

1. Model Optimisasi Pada Proses Milling .............................................. III-3

2. Model Function Transformation ........................................................ III-4

3.3 TAHAP ANALISIS MODEL ................................................................. III-4

3.4 TAHAP KESIMPULAN DAN SARAN................................................. III-5

BAB IV PENGEMBANGAN MODEL OPTIMISASI

4.1 MODEL OPTIMISASI PADA PROSES MILLING ............................... IV-1

4.1.1 Penentuan Fungsi Tujuan ............................................................... IV-2

4.1.2 Penentuan Batasan ......................................................................... IV-3

4.1.3 Objek Kajian Optimisasi pada Pengembangan Model .................. IV-7

4.1.4 Penetapan Parameter Pemotongan pada Mesin CNC Milling ....... IV-8

4.1.5 Maksimum Waktu Pemesinan ....................................................... IV-10

4.1.6 Minimasi Waktu Pemesinan .......................................................... IV-11

4.1.7 Maksimasi Kekasaran Permukaan ................................................. IV-12

4.1.8 Minimasi Kekasaran Permukaan ................................................... IV-13

4.2 MODEL FUNCTION TRANSFORMATION .......................................... IV-14

4.3 PEMBOBOTAN FUNGSI TUJUAN ..................................................... IV-15

BAB V ANALISIS

5.1 ANALISIS WAKTU PEMESINAN ....................................................... V-1

5.2 ANALISIS KEKASARAN PERMUKAAN ........................................... V-2

5.3 ANALISIS PARAMETER PEMOTONGAN YANG OPTIMAL ......... V-3

5.4 ANALISIS PEMBOBOTAN FUNGSI TUJUAN .................................. V-4


commit to user

xii

5.5 ANALISIS SENSITIVITAS PADA PROSES PEMOTONGAN DENGAN

MESIN CNC ........................................................................................... V-5

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 KESIMPULAN ....................................................................................... VI-1

6.2 SARAN ................................................................................................... VI-2

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN


commit to user

xiii

DAFTAR TABEL


Tabel 2.1 Klasifikasi Proses Pemesinan Berdasarkan Permukaan yang

Dihasilkan ..................................................................................... II-2

BAB IV PENGEMBANGAN MODEL

Tabel 4.1 Parameter Pemesinan ................................................................... IV-8

Tabel 4.2 Nilai Maksimum dan Minimum Setiap Fungsi Tujuan ................ IV-14

Tabel 4.3 Hasil Optimisasi dengan Pembobotan Fungsi Tujuan ................. IV-16

BAB V ANALISIS

Tabel 5.1 Hasil Optimisasi Perubahan Diameter Pahat ................................ V-6

Tabel 5.2 Hasil Optimasi Perubahan Maksimum Daya Mesin .................... V-7

Tabel 5.3 Hasil Optimisasi Perubahan Maksimum Gaya Pemotongan ........ V-8


commit to user

xiv

DAFTAR GAMBAR


Gambar 2.1 Proses Up dan Down Milling ................................................ II-3

Gambar 2.2 Periperal Milling .................................................................. II-4

Gambar 2.3 Macam-Macam Operasi Periperal Milling .......................... II-5

Gambar 2.4 Alat Potong pada Periperal Milling ..................................... II-5

Gambar 2.5 Milling Simetri dan Tidak Simetri ........................................ II-6

Gambar 2.6 Mesin Milling CNC .............................................................. II-7

Gambar 2.7 Geometri pada Operasi Milling Bidang Permukaan ............. II-11

Gambar 2.8 Geometri Gaya Pemotongan ................................................. II-14


Gambar 3.1 Metodologi Penelitian........................................................... III-1

BAB V ANALISIS

Gambar 5.1 Grafik Waktu Pemesinan ...................................................... V-1

Gambar 5.2 Grafik Kekasaran Permukaan ............................................... V-2

Gambar 5.3 Grafik Pembobotan Fungsi Tujuan Terhadap Feed per

Tooth .................................................................................... V-4

Gambar 5.4 Grafik Pembobotan Fungsi Tujuan Terhadap Waktu

Pemesinan ............................................................................ V-4

Gambar 5.5 Grafik Pembobotan Fungsi Tujuan Terhadap Kekasaran

Permukaan ........................................................................... V-5


commit to user

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Input Model pada Lingo 9.0

Lampiran 2 Hasil Optimisasi Menggunakan Lingo 9.0


commit to user

ABSTRAK

Lisyani Nafari Susana, NIM: I 0307052, PENGEMBANGAN MODEL MULTI-OBJECTIVE OPTIMIZATION UNTUK MENENTUKAN PARAMETER PEMOTONGAN SINGLE-PASS DENGAN END MILLING. Skripsi, Surakarta: Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Oktober 2011.

Pada pembuatan produk-produk manufaktur seperti cetakan, salah satu karakteristik kualitas yang diperhatikan adalah kekasaran permukaan produk karena permukaan cetakan tersebut akan menjadi permukaan produk akhir yang diproduksi. Apabila perusahaan manufaktur menginginkan produk akhir yang mempunyai permukaan yang halus, maka cetakan yang digunakan harus mempunyai kekasaran permukaan yang minimum. Kekasaran permukaan yang minimum dapat diperoleh dengan melakukan pemesinan menggunakan nilai feed per tooth yang kecil. Semakin rendah nilai feed per tooth maka kekasaran permukaan yang dihasilkan semakin halus, begitu pula sebaliknya. Namun disisi lain, apabila nilai feed per tooth kecil maka proses pemesinan produk tersebut membutuhkan waktu yang lama sehingga dapat menurunkan tingkat produktivitas dan menyebabkan terjadinya pemborosan fasilitas yaitu penggunaan mesin milling CNC yang tidak efektif. Untuk memperoleh kualitias produk yang bagus dan produktivitas yang tinggi, perusahaan harus meminimumkan kekasaran permukaan dan waktu pemesinan. Tujuan pada penelitian ini yaitu untuk mengembangkan model optimisasi multiobjektif yang dapat digunakan untuk menentukan parameter pemotongan dalam pemotongan single-pass yang optimal untuk meminimumkan kekasaran permukaan dan waktu pemesinan. Dua fungsi tujuan pada penelitian ini mempunyai satuan yang berbeda yaitu satuan waktu dan kekasaran permukaan. Salah satu cara untuk menyelesaikan persamaan ini yaitu menggunakan metode function transformation. Model optimisasi diilustrasikan dengan contoh kasus. Hasil analisis menunjukkan bahwa model optimisasi yang dikembangkan dapat menyeimbangkan dua fungsi tujuan yang berbeda. Pada penelitian ini diperoleh parameter pemotongan yang optimal yaitu feed per tooth sebesar 0,86 mm/tooth dan cutting speed sebesar 94,2 m/menit.

Kata Kunci : optimasi multiobjektif, kekasaran permukaan, waktu pemesinan, function transformation, milling CNC. xviii + 55 halaman; 14 gambar; 7 tabel; 2 lampiran Daftar Pustaka : 15 (1994-2010)


commit to user

ABSTRACT

Lisyani Nafari Susana, NIM: I 0307052, A MULTI-OBJECTIVE OPTIMIZATION MODEL TO DETERMINE OPTIMAL CUTTING PARAMETERS IN SINGLE-PASS CUTTING OF END MILLING. Thesis, Surakarta: Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, Oktober 2011.

In manufactured products such as mold, one of the important quality characteristic is the surface roughness since it will be comes the surface of the final products. If manufacture companies wants their final products have a smooth surface, then the mold must have a minimum surface roughness. Which it can be obtained using a lower feed per tooth. Lower feed per tooth leads to a long machining time. That will decrease productivity and ineffective use of milling CNC machine. Due to the quality characteristic and productivity, a company must minimizing the surface roughness and machining time. To overcome the problem, we used a multi-objective model. The aim of this research is to develop a multi-objective optimization model which can be used to determine optimal cutting parameters in single-pass to minimize surface roughness and machining time. Both objective functions have different units. So, function transformation is used. To show the implementation of the model, we provide a numerical example. The results show that the model can be used to balance both objective functions and obtained the optimal feed per tooth of 0,86 mm/tooth and cutting speed of 94,2 m/minute.

Keywords : multi-objective optimization, surface roughness, machining time, function transformation, milling CNC. xviii + 55 pages; 14 picture; 7 tables; 2 appendix References : 15 (1994-2010)


commit to user I-1

BAB I

PENDAHULUAN

Bab ini menjelaskan tentang latar belakang masalah, perumusan masalah,

tujuan penelitian, batasan masalah, asumsi penelitian dan sistematika penulisan.

Keseluruhan penjelasan dalam bab ini diharapkan dapat memberikan gambaran

umum tentang penelitian ini dan perlunya penelitian ini dilakukan. Uraian lebih

lengkap akan dijelaskan dalam sub bab berikut.

1.1 LATAR BELAKANG

Teknologi CNC (Computer Numerical Control) merupakan salah satu sistem

pengendali yang banyak digunakan untuk mengendalikan atau mengatur

pengoperasian mesin perkakas dengan sistem komputerisasi. Mesin CNC merupakan

mesin yang menggunakan teknologi CNC untuk melakukan proses pemesinannya.

Mesin CNC digunakan untuk beberapa proses pemesinan. Salah satu proses

pemesinan yang dapat dilakukan dengan mesin CNC yaitu proses milling. Proses

milling digunakan dalam berbagai industri manufaktur termasuk pada sektor

penerbangan dan automotif (Lou dkk.,1999). Proses milling merupakan proses

pemesinan yang dilakukan dengan alat potong yang berputar dimana disekeliling alat

potong tersebut terdapat beberapa mata pahat. Proses pemesinan pada milling dapat

diklasifikasikan menjadi 2 yaitu face milling dan peripheral milling (Gupta dkk.,

2009). Pada penelitian ini, proses pemesinan difokuskan pada proses face milling.

Face milling merupakan proses milling dimana alat potong dipasang pada poros yang

tegak lurus terhadap benda kerja (Gupta dkk., 2009). Pada proses pemotongan pada

milling terdapat dua gerakan pemakanan yaitu single-pass dan multi-pass. Penelitian

ini hanya membatasi pada gerakan pemotongan single-pass yaitu pemotongan benda

kerja dengan melakukan satu kali gerakan pemakanan.

Proses milling merupakan salah satu proses yang digunakan dalam membuat

produk-produk manufaktur seperti cetakan, part-part mesin dan lain-lain. Pada

pembuatan produk-produk manufaktur sebagai contoh cetakan, kualitas permukaan


commit to user I-2

produk sangat diperhatikan karena permukaan cetakan tersebut akan menjadi

permukaan produk akhir yang diproduksi menggunakan cetakan tersebut. Apabila

perusahaan menginginkan produk akhir yang mempunyai permukaan halus, maka

cetakan yang digunakan juga cetakan yang mempunyai permukaan yang halus.

Apabila permukaan produk yang dihasilkan mempunyai kualitas permukaan bagus

maka secara signifikan akan meningkatkan fatigue strength, tahan korosi, dan lain-

lain (Rashid dkk., 2009).

Kualitas permukaan suatu produk dapat dilihat dari kekasaran permukaannya,

semakin kecil kekasaran permukaan suatu benda maka kualitas permukaannya

semakin baik. Kekasaran permukaan suatu produk dipengaruhi oleh faktor terkendali

dan faktor tidak terkendali. Faktor terkendali yang mempengaruhi kekasaran

permukaan suatu produk yaitu parameter permotongan seperti feed rate atau feed per

tooth, spindle speed atau cutting speed dan depth of cut sedangkan faktor tidak

terkontrol antara lain geometri pahat dan material baik pahat maupun benda kerja

(Lou dkk., 1999).

Salah satu cara untuk menimimumkan kekasaran permukaan adalah

melakukan proses pemesinan dengan menggunakan nilai feed per tooth yang kecil.

Semakin rendah nilai feed per tooth maka kekasaran permukaan semakin baik, begitu

pula sebaliknya apabila feed per tooth bernilai tinggi maka permukaan produk

semakin kasar. Apabila nilai feed per tooth rendah maka pemesinan produk tersebut

membutuhkan waktu yang lama sehingga dapat menurunkan tingkat produktifitas dan

menyebabkan terjadinya pemborosan fasilitas yaitu penggunaan mesin CNC yang

tidak efektif. Oleh karena itu perlu dilakukan pemilihan parameter pemotongan yang

tepat agar mendapat kualitas permukaan produk yang baik dan waktu pemesinan yang

efektif.

Beberapa penelitian telah dilakukan untuk memperoleh parameter yang

optimal dalam proses milling. Bouzakis dkk (2008) mengembangkan multi-obejctive

optimization untuk memperoleh parameter pemotongan yaitu feed rate dan cutting

speed dengan menggunakan algoritma genetika. Fungsi tujuan yang digunakan pada

penelitian tersebut adalah minimasi waktu dan minimasi biaya pemesinan. Rashid


commit to user I-3

dkk (2009) mengembangkan model untuk memprediksi kekasaran permukaan dalam

milling CNC dengan menggunakan mathematic modeling. Ahmad dkk (2005)

mengembangkan model untuk meminimumkan waktu pemesinan dengan

menggunakan self-organizing adaptive penalty berdasarkan Algoritma Genetika

untuk memperoleh feed per tooth dan cutting speed yang optimal. Pada penelitian ini

dikembangkan model optimisasi untuk meminimalkan waktu pemesinan dan

kekasaran permukaan dengan menentukan parameter pemotongan yang optimal.

Ahmad dkk (2005) mengoptimalkan parameter pemotongan yaitu cutting

speed dan feed per tooth untuk memperoleh waktu pemesinan yang minimum.

Sedangkan Sahil dkk (2010) melakukan penelitian tentang kekasaran permukaan dan

memperoleh hasil bahwa kekasaran permukaan dipengaruhi paling besar oleh feed

per tooth dengan signal to noise ratio terhadap kekasaran permukaan sebesar 5,023,

kemudian diikuti oleh cutting speed dengan signal to noise ratio terhadap kekasaran

permukaan sebesar 4,720 dan yang terakhir adalah depth of cut dengan signal to noise

ratio terhadap kekasaran permukaan sebesar 2,141. Pada penelitian ini parameter

pemotongan yang dioptimalkan adalah cutting speed dan feed per tooth.

Penelitian ini mempunyai dua fungsi tujuan yaitu meminimumkan waktu

pemesinan dan kekasaran permukaan. Model optimisasi yang mempunyai lebih dari

satu fungsi tujuan termasuk model optimisasi multi-objective. Beberapa metode untuk

menyelesaikan permasalahan multi-objective yaitu pareto optimality, necessary and

sufficient conditions, efficiency and dominance, compromise solution, dan function

transformation (Marler dkk., 2004). Fungsi tujuan pada penelitian ini mempunyai

besaran satuan yang berbeda yaitu satuan waktu dan satuan kekasaran permukaan

maka metode function transformation dipilih untuk menyelesaikan permasalahan ini.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Pada penelitian ini, permasalahan yang dibahas adalah bagaimana

mengembangkan model optimisasi multiobjektif yang dapat digunakan untuk

menentukan parameter pemotongan yang optimal dalam proses pemotongan singe-


commit to user I-4

pass pada end milling untuk meminimumkan kekasaran permukaan dan waktu

pemesinan.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Tujuan dalam penelitian ini yaitu:

1. Menghasilkan model optimisasi multiobjektif yang dapat digunakan untuk

meminimumkan waktu pemesinan dan kekasaran permukaann.

2. Menentukan parameter pemotongan yaitu feed per tooth dan cutting speed yang

optimal.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Manfaat dalam penelitian ini adalah memberikan metode alternatif dalam

menentukan parameter pemotongan yang optimal pada proses pemotongan single-

pass dengan mesin milling CNC untuk menghasilkan waktu pemesinan dan

kekasaran permukaan yang minimum.

1.5 BATASAN MASALAH

Batasan masalah pada penelitian ini, sebagai berikut:

1. Operasi milling CNC yang diteliti adalah operasi face milling.

2. Parameter pemotongan yang dioptimalkan yaitu kecepatan potong (cutting

speed) dan feed per tooth.

3. Pada penelitian ini yang diteliti pada proses pemotongan single-pass dengan end

milling yaitu proses pemesinan benda kerja yang berlangsung satu tahap atau satu

kali pemakanan.

1.6 ASUMSI PENELITIAN

Asumsi penelitian diperlukan untuk menyederhanakan kompleksitas

permasalahan yang diteliti. Asumsi-asumsi yang digunakan, sebagai berikut:

1. Cairan pendingin (cutting fluid/cooling) mengalir secara penuh dan konstan

sehingga kondisi kecepatan potong optimum diperoleh.

2. Efisiensi alat potong adalah 100 % dan efisiensi mesin adalah 95 %.


commit to user I-5

1.7 SISTEMATIKA PENELITIAN

Sistematika penulisan merupakan gambaran umum mengenai tata cara

penyusunan laporan penelitian dan isi pokok dari laporan penelitian ini. Penjelasan

mengenai sistematika penulisan, sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini menguraikan berbagai hal mengenai latar belakang penelitian,

perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah,

asumsi-asumsi dan sistematika penulisan. Uraian bab ini dimaksudkan

untuk menjelaskan latar belakang penelitian yang sesuai dengan tujuan

dengan batasan dan asumsi yang digunakan.


Bab ini menguraikan tentang telaah literatur, referensi atau jurnal yang

mendukung penelitian serta hasil-hasil dari penelitian yang ada

sebelumnya.


Bab ini membahas mengenai langkah-langkah pemecahan masalah pada

penelitian yang dilakukan. Tahap-tahap penelitian dimulai dari tahap

identifikasi masalah, tahap pengembangan model dan aplikasi, tahap

analisis hingga tahap penarikan kesimpulan dan saran, semuanya diuraikan

secara rinci pada bab ini.

BAB IV PENGEMBANGAN MODEL

Bab ini membahas secara rinci mengenai pengembangan model yang sudah

ada, aplikasi model yang dikembangkan dan penentuan parameter yang

optimal.

BAB V ANALISIS DAN INTERPRESTASI HASIL

Bab ini membahas mengenai analisis dari output optimisasi proses

pemesinan yang optimal.


commit to user I-6

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini menguraikan target pencapaian dari tujuan penelitian dan simpulan

yang diperoleh dari pembahasan bab-bab sebelumnya. Bab ini

menguraikan saran dan masukan bagi kelanjutan penelitian yang dilakukan.


commit to user

II-1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Pada bagian ini akan diuraikan teori-teori yang digunakan dalam pencapaian

tujuan penelitian. Teori-teori yang digunakan dalam penelitian ini meliputi konsep

pemesinan, milling, dan teori optimisasi.

2.1 PROSES PEMESINAN

Pemesinan adalah proses pembentukan suatu bagian atau part dengan cara

memotong material. Pemesinan dilakukan menggunakan sebuah alat potong yang

mana alat potong tersebut harus lebih keras daripada material yang diproses.

Proses pemesinan dilakukan dengan menekan alat potong pada material sehingga

material terpotong sesuai dengan pola yang diinginkan. Peralatan yang digunakan

untuk proses pemotongan disebut machine tool. Hampir semua produk casting

dan produk yang dibentuk dengan proses deformasi memerlukan beberapa proses

pemesinan untuk mendapatkan bentuk yang diinginkan atau karakteristik

permukaan yang diinginkan (Creese, 1999).

Perbedaan proses pemesinan dengan proses pembentukan produk lainnya

(casting dan proses deformasi). Pemesinan, material dikurangi dari benda kerja

awal untuk mendapatkan bentuk yang diinginkan. Material yang dibuang dalam

proses pemesinan ini dalam bentuk geram, namun juga dapat berbentuk serbuk

atau partikel. Alasan memilih pemesinan daripada casting atau proses deformasi

untuk pembentukan produk disebabkan pemesinan, yaitu:

1. Meningkatkan toleransi dimensi

2. Meningkatkan kualitas permukaan akhir

3. Membuat produk yang memiliki geometri yang komplek

4. Mempunyai tingkat ekonomis yang rendah karena biaya pemesinan yang

rendah dan sangat fleksibel.

5. Memerlukan waktu set-up yang sedikit.

Proses pemesinan diklasifikasikan berdasarkan tipe alat potong yang

digunakan, tipe permukaan yang dihasilkan dan kapabilitas proses.

Pengklasifikasian berdasarkan tipe permukaan yang dihasilkan lebih penting

karena permukaan hasil pemotongan merupakan salah satu karakteristik yang


commit to user

II-2

dipertimbangkan dalam proses manufaktur. Klasifikasi proses pemesinan

berdasarkan tipe permukaan yang dihasilkan dapat dijelaskan pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Klasifikasi Proses Pemesinan Berdasarkan Permukaan yang

Dihasilkan

Tipe permukaan

Diskripsi permukaan yang dihasilkan

proses pemesinan yang digunakan

permukaan flat

a. multipleshaping, planing, milling, sawing, grinding

b. faceshaping, planing, milling, sawing, grinding, turning

permukaan cylindricala. permukaan internal drillingb. permukaan eksternal turning

3surface of revolution (cones, cams, spheres)

turning. Milling

4 permukaan yang tidak teratur milling, grinding, sawing

2

1

Sumber : Creese, 1999

Klasifikasi proses pemesinan berdasarkan alat potong yang digunakan

tergantung dari jumlah mata pahat. Proses pemesinan berdasarkan alat potong

yang digunakan, yaitu:

1. Pemotongan single-point, proses pemesinan seperti turning, planning,

shaping, dan boring.

2. Pemotongan multiple-point

a. 2 mata pahat, drilling

b. n mata pahat, miling, sawing, reaming, broaching dan lain-lain.

c. Jumlah mata pahat yang tak terhingga, grinding, polishing.

Klasifikasi proses pemesinan berdasarkan kapabilitas prosesnya merupakan

klasifikasi yang banyak digunakan, tapi klasifikasi ini sulit untuk mengevaluasi

operasi manakah yang paling bagus untuk proses yang spesifik. Klasifikasi

berdasarkan proses dan kapabilitasnya, yaitu:

1. Turning

2. Drilling

3. Shaping

4. Milling


commit to user

II-3

2.2 PROSES MILLING

Milling merupakan proses pemesinan yang dilakukan dengan alat potong

yang berputar dimana disekeliling alat potong tersebut terdapat beberapa mata

pahat (Gupta, 2009). Proses milling dapat digunakan untuk membuat permukaan

yang datar atau permukaan yang melengkung dan bentuk-bentuk rumit lainnya.

Proses milling menghasilkan produk yang mempunyai akurasi yang tepat dan

mempunyai permukaan akhir yang bagus.

Secara umum ada dua macam proses milling yaitu proses up milling atau

proses milling konvensional dan proses down milling. Di dalam proses up milling,

arah rotasi alat potong dan arah gerak benda kerja saling berlawanan sedangkan

pada proses down milling arah rotasi alat potong dan benda kerja searah. Proses

up milling menghasilkan geram yang sedikit pada saat awal pemakanan dan

menghasilkan geram yang tebal pada saat alat potong meninggalkan permukaan

benda kerja sedangkan pada proses down milling yang terjadi adalah sebaliknya.

Pada proses up milling, mata pahat berusaha sampai dasar benda kerja

sedangkan pada proses down milling sebaliknya. Secara teknis, proses down

milling merupakan proses superior tapi proses up milling merupakan proses yang

paling umum digunakan. Proses down milling tidak dapat digunakan kecuali

menggunakan mesin milling yang sudah dilengkapi dengan backlash eliminator.

Gambar 2.1 Proses up dan down milling Sumber: Gupta dkk., 2009


commit to user

II-4

2.2.1 Macam-Macam Proses Milling

Proses milling dibagi menjadi dua yaitu peripheral milling dan face milling.

Pada peripheral milling, mata pahat umumnya berada pada sekeliling alat potong

dan permukaan yang digunakan untuk milling sejajar dengan sumbu potongnya.

Sedangkan pada face milling, meskipun mata pahat berada pada permukaan

seperti pada peripheral milling, permukaan yang dihasilkan sejajar dengan

permukaan alat potong dan tegak lurus terhadap sumbu potongnya.

1. Peripheral Milling

Alat potong pada peripheral milling mempunyai pegangan pahat atau arbor

yang panjang. Defeksi pada arbor membatasi keakuratan bentuk dan dimensi pada

proses ini. Alat potong peripheral milling digunakan pada mesin milling

horizontal. Lubang dan lubang kunci yang terdapat pada pusat pahat digunakan

untuk memasangkan pahat pada arbor pada mesin.

Gambar 2.2 Peripheral milling Sumber: Gupta dkk., 2009

Peripheral milling dapat diadopsi untuk operasi pemesinan seperti slab

milling, slot milling, side and face milling, form milling, straddle milling dan gang

milling. Operasi pemesinan peripheral milling dapat dijelaskan pada Gambar 2.3

dan Gambar 2.4.


commit to user

II-5

Gambar 2.3 Macam-macam operasi peripheral milling Sumber: Gupta dkk., 2009

Gambar 2.4 Alat Potong Pada Peripheral Milling

Sumber : Gupta dkk (2009)

2. Face Milling

Face milling digunakan pada operasi milling yang tingkat pengurangan

material. Pada face milling, posisi alat potong terhadap benda kerja haruslah

signifikan. Ada tiga posisi yang mungkin terjadi yaitu alat potong tepat pada

tengah benda kerja, alat potong tidak pada tengah benda kerja tapi sedikit geser

kearah keluar benda kerja atau masuk kearah benda kerja. Ketiga posisi ini

dijelaskan pada Gambar 2.5.


commit to user

II-6

Gambar 2.5 Milling simetri dan tidak simetri Sumber: Gupta dkk., 2009

2.2.2 Mesin Milling CNC

Mesin CNC adalah mesin yang dioperasikan dengan menggunakan

perintah-perintah yang diprogram secara abstrak dan disimpan di suatu media

penyimpanan. Salah satu jenis mesin CNC adalah mesin milling CNC. Mesin

milling CNC adalah mesin milling dengan pergerakan meja mesin (sumbu X dan

Y) serta spindel (rumah cutter) dikendalikan oleh suatu program. Program tersebut

berisi langkah-langkah perintah yang dijalankan oleh mesin CNC. Program

tersebut dibuat langsung pada mesin CNC (huruf per huruf, angka per angka),

yang hasil programnya disebut dengan program NC, atau dibuat menggunakan PC

plus software khusus untuk membuat program NC. Program seperti ini disebut

dengan CAM. Kelemahan pembuatan program NC dengan cara manual pada

mesin CNC adalah waktu yang diperlukan lama, akurasi tidak terjamin, mesin

tidak dapat digunakan pada saat pembuatan program NC berlangsung.


commit to user

II-7

Gambar 2.6 Mesin milling CNC Sumber: www.emco.co.uk

2.2.3 Bagian Utama Mesin Milling CNC

Bagian utama pada mesin milling CNC digambarkan, sebagai berikut:

1. Meja (bed) mesin.

Mesin milling CNC bisa bergerak dalam 2 sumbu secara bersamaan yaitu

sumbu X dan sumbu Y. Setiap sumbunya dilengkapi dengan motor penggerak,

ball screw plus bearing dan guide way slider untuk akurasi pergerakannya.

Pelumasannya, beberapa mesin menggunakan minyak oli dengan jenis dan merk

tertentu dan beberapa mesin menggunakan grease. Pelumasan ini sangat penting

untuk menjaga kehalusan pergerakan meja, dan menghindari kerusakan ball screw,

bearing atau guide way slider. Pemberian pelumas wajib dilakukan kecuali mesin

tidak digunakan. Meja ini dapat digerakkan secara manual dengan menggunakan

handle eretan.

2. Spindle mesin.

Spindle mesin merupakan bagian dari mesin yang menjadi rumah cutter.

Spindle inilah yang mengatur putaran dan pergerakan cutter pada sumbu Z.

Spindle inipun digerakkan oleh motor yang dilengkapi oleh transmisi berupa

belting atau kopling. Seperti halnya meja mesin, spindle ini juga dapat digerakkan

oleh handle eretan yang sama. Pelumasan untuk spindle ini ditangani oleh

pembuat mesin. Spindle inilah yang memegang arbor cutter dengan batuan udara

bertekanan.


commit to user

II-8

3. Motor servo

Penggerak piranti eretan-eretan diisyaratkan motor-motor yang cepat dan

sempurna. Motor yang cocok adalah motor arus searah yang khusus

dikembangkan, berupa motor servo. Motor servo dilengkapi dengan generator

tacho untuk pengukuran jumlah putaran, pemeriksa posisi dan sebuah rem yang

ditempatkan. Motor servo diperlukan untuk menggerakan eretan, motor servo

dapat bereaksi cepat dan tanpa kejutan, arah putarannya dapat berubah dengan

cepat, dan dapat dalam waktu yang singkat sekali pada kecepatan tertentu hingga

keadaan berhenti. Berarti motor itu satu kali menggerakan (sebagai motor) dan

lain kali itu mengerem (sebagai generator).

Motor servo memenuhi syarat, yaitu:

a. Sebuah sistem servo dapat mempercepat dan memperlambat dalam dua arah,

sehingga dapat mencapai jumlah putaran maksimal.

b. Sebuah sistem servo mempunyai sebuah kopel yang besar untuk keseluruhan

daerah pengatur.

c. Sebuah sistem servo mempunyai karakteristik putaran kopel rata.

d. Kecepatannya dapat diatur secara sempurna misal dari 0,5 mm/s sampai 30

m/s.

e. Sistemnya mempunyai kepastian bekerja yang sangat tinggi dan tidak banyak

persyaratan pemeliharaan.

f. Suatu perbandingan yang baik usaha atau berat dan kopel atau berat.

4. Magasin tool.

Satu program NC biasanya menggunakan lebih dari satu tool/cutter dalam

satu operasi pemesinan. Pertukaran cutter yang satu dengan yang lainnya

dilakukan secara otomatis melalui perintah yang tertera pada program. Oleh

karena itu ada tempat khusus untuk menyimpan tool-tool yang digunakan selama

proses pemesinan.

Magasin tool adalah tempat peletakkan tool/cutter standby yang digunakan

dalam satu operasi pemesinan. Magasin tersebut memiliki banyak slot untuk

banyak tool, antara 8 sampai 24 slot tergantung jenis mesin CNC yang digunakan.


commit to user

II-9

5. Monitor.

Pada bagian depan mesin terdapat monitor yang menampilkan data-data

mesin mulai dari setting parameter, posisi koordinat benda dan pesan error.

6. Panel Kontrol

Panel kontrol adalah kumpulan tombol-tombol panel yang terdapat pada

bagian depan mesin dan berfungsi untuk memberikan perintah-perintah khusus

pada mesin, seperti memutar spindle, menggerakkan meja, mengubah setting

parameter. Masing-masing tombol ini diketahui dan dipahami betul oleh seorang

CNC Setter.

7. Coolant house.

Setiap mesin pasti dilengkapi dengan sistem pendinginan untuk cutter dan

benda kerja. Umum digunakan air coolant dan udara bertekanan, melalui selang

yang dipasang pada blok spindle.

2.2.4 Parameter Pemotongan

Pada proses milling, logam dibuang dari benda kerja awal dengan pahat

single atau multiple point. Agar efsien dalam penggunaan mesin, maka penentuan

parameter pemotongan ditetapkan terlebih dahulu sebelum benda kerja diproses

(Ahmad dkk, 2005). Parameter pemotongan dalam milling, sebagai berikut:

1. Diameter alat potong..

2. Jumlah mata potong (flute).

3. Jumlah pass.

Proses milling terdapat dua macam gerakan pemakanan yaitu single-pass

dan multipass. Single-pass merupakan proses milling yang melakukan satu

kali gerakan pemakanan sedangkan multi-pass merupakan proses milling

yang melakukan banyak gerakan pemakanan. Pada proses milling single-

pass besarnya depth of cut yaitu setebal benda kerja yang ingin dikurangi

(Chang dkk., 1998).

4. Kedalaman pemotongan (depth of cut).

Kedalaman pemotongan adalah rata–rata selisih dari tebal benda kerja

sebelum di frais dengan tebal benda kerja setelah di frais. Kedalaman


commit to user

II-10

pemotongan juga dapat dilihat dari lebar geram yang dihasilkan (Chang dkk.,

1998).

5. Spindle speed.

Spindle speed adalah kecepatan putaran alat potong dalam proses milling

yang dihasilkan oleh putaran spindel pada mesin yang merupakan frekuensi

putaran diukur dalam RPM (revolutions per minute).

N = 遈===䁀뀈Ƽ .......................................................................................... (2.1)

dengan; N : Kecepatan putaran, rev/menit

ν : Kecepatan potong, m/menit

D : Diameter alat potong, mm

π : Konstanta, seharga 3,14

6. Feed per tooth dan feed rate

Feed per tooth didefinisikan sebagai gerakan relatif lateral antara pahat

dengan benda kerja selama proses pemesinan. Pada milling, feed per tooth

didefinisikan sebagai pemakanan alat potong tiap perputaran mata pahat

dengan satuan mm/tooth. Feed rate didefinisikan sebagai kecepatan

pemakanan dengan satuan mm/menit (Chang dkk., 1998).

f = fz .Zn. N .......................................................................................(2.2)

dengan; f : feed rate, mm/ menit

fz : feed per tooth, mm/tooth

Zn : jumlah gigi pada alat pemotong

N : putaran spindle mesin, rad/menit

7. Cutting speed.

Cutting speed adalah kecepatan linear maksimum antara pahat dan benda

kerja. Cutting speed dapat ditentukan sebagai fungsi dari diameter pahat dan

spindle speed. Cutting speed disimbolkan dengan Vc dengan satuan

mm/menit (Chang dkk., 1998).


commit to user

II-11

Gambar 2.7 Geometri pada operasi milling bidang permukaan Sumber: Tlusty, 2000

Pada Gambar 2.6, dapat dilihat geometri pada operasi milling. hr

merupakan ketebalan geram yang dihasilkan dengan v adalah kecepatan

pemotongan. Depth of cut disimbolkan dengan a yaitu ketebalan benda kerja yang

akan dikurangi.

2.3 MODEL OPTIMISASI

Permasalahan dapat disederhanakan menjadi permasalahan single-objektif

dengan satu tujuan utama. Namun sering sulit untuk mendefinisikan semua aspek

dalam satu tujuan. Agar dapat mendefiniskan semua aspek, multi-objektif

merupakan salah satu pilihan yang tepat. Permasalahan multi-objektif adalah

permasalahan yang mempunyai dua atau lebih fungsi tujuan. Optimisasi multi-


commit to user

II-12

objectif sudah digunakan selama dua dekade terakhir dan pengaplikasiannya di

dunia nyata semakin meningkat.

Pada optimisasi single-objective, ruang pencarian penyelesaian sudah

didefinisikan dengan baik. Sedangkan pada optimisasi multi-objektif, terdapat

beberapa fungsi tujuan yang saling bertentangan apabila dioptimalkan secara

berurutan. Permasalahan multi-objektif tidak terdapat satu penyelesaian yang

optimal namun beberapa penyelesaian yang punya kualitas yang sama. Ketika

beberapa fungsi tujuan dioptimalkan dalam satu waktu maka ruang pencarian

penyelesaian menjadi terpisah-pisah. Untuk mendapatkan penyelesaian yang

optimal, akan terjadi trade-off diantara fungsi tujuan yang bertentangan tersebut

(Abraham dkk., 2005).

Optimisasi multiobjektif secara umum dapat ditulis dengan persamaan

sebagai berikut :

Maksimasi atau minimasi Z (x1, x2, ….xn) ...................................... (2.3)

= [Z1(x1, x2, ….xn), Z2(x1, x2, ….xn),…. Zp(x1, x2,

….xn)]

Batasan masalah gi (x1, x2, ….xn) ≤ 0, dimana i = 1,2….. m

xj ≥ 0, dimana j = 1,2 …..n

dengan; Z (x1, x2, ….xn) adalah fungsi tujuan multiobjektif dan Z1(x1,x2,….xn),

Z2(x1, x2, ….xn),…. Zp(x1, x2, ….xn) adalah fungsi tujuan individual.

2.3.1 Model Optimisasi Penentuan Parameter Pemotongan

Perusahaan manufaktur menginginkan kualitas produk yang bagus dan

produktivitas yang tinggi. Salah satu cara untuk mendapatkan kualitas produk

yang bagus dan produktivitas yang tinggi adalah meminimumkan waktu

pemesinan dan kekasaran permukaan suatu produk. Model optimisasi untuk

meminimumkan waktu pemesinan yang dijadikan acauan utama pada penelitian

ini adalah penelitian yang dilakukan Ahmad dkk (2005). Ahmad dkk (2005)

mengembangkan model optimisasi untuk meminimumkan waktu pemesinan

dengan menentukan feed per tooth dan cutting speed yang optimal. Kendala-

kendala yang dipertimbangkan pada penelitian tersebut antara lain gaya


commit to user

II-13

pemotongan, daya mesin, kecepatan spindel dan kekasaran permukaan.

Sedangkan pada penelitian ini, kekasaran permukaan dijadikan salah satu fungsi

tujuan yang ingin diminimumkan.

1. Waktu Pemesinan

Waktu pemesinan adalah total waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan

sebuah benda kerja. Waktu pemesinan merupakan fungsi dari ukuran benda kerja,

kedalaman pemakanan (depth if cut), feed per tooth dan cutting speed. Waktu

pemesinan dapat dihitung dengan cara membagi panjang benda yang akan

diproses dengan feed rate (Chang dkk., 1998). Waktu pemesinan dapat

dirumuskan sebagai berikut (Ahmad dkk., 2005):

Tm = 囐坪 ............................................................................................. (2.4)

dengan;

Tm = waktu pemesinan (menit)

l = panjang benda kerja (mm)

f = feed rate (mm/menit)

2. Kekasaran Permukaan.

Kekasaran permukaan suatu produk secara analitik dinyatakan sebagai

fungsi dari geometri pahat dan feed per tooth. Namun, fungsi tersebut

diestimasikan untuk kekasaran permukaan pada kondisi alat potong yang bagus

dan tidak ada faktor lain yang mempengaruhinya selain feed per tooh. Cook dan

Chandaramani (1964) menyatakan bahwa kekasaran permukaan tidak hanya

dipengaruhi oleh cutting speed namun juga oleh deep of cut.

2.3.2 Kendala

Gaya dan Daya pemesinan yang diperlukan bukanlah kendala dalam

pemilihan proses pemesinan namun menjadi hal yang perlu dipertimbangkan

dalam pemilihan parameter pemotongan seperti feed per tooth, cutting speed dan

depth of cut. Daya dan gaya merupakan fungsi dari parameter pemotongan. Ketika

menggunakan pahat, mesin dan benda kerja yang sama. Secara umum, semakin

besar benda kerja yang dikurangi tiap menitnya semakin besar pula daya yang


commit to user

II-14

diperlukan. Pengurangan feed per tooth, cutting speed dan depth of cut dapat

mengurangi penggunaan daya maupun gaya. Karena daya dan gaya menjadi

kendala pada hasil pemesinan, maka sangatlah penting untuk mengetahui daya

yang diperlukan pada proses pemesinan sebagai fungsi dari parameter proses

(Chang dkk., 1998).

1. Gaya Pemotongan

Gaya pemotongan yang bekerja pada pahat dihasilkan dari bagian tepi pahat

yang bersentuhan dengan benda kerja. Arah dari gaya pemotongan tergantung dari

rasio komponen dari tepi, besarnya jari-jari yang berpengaruh pada besarnya

pemakanan, dan sudut pemotongan tepi pahat. Gaya dibagi menjadi 3 yaitu feed

force, radial force dan tangential force. Feed force merupakan gaya yang

menentukan beban langsung pada gerakan pemakanan. Radial force merupakan

gaya yang menentukan pengaruh defleksi pada keakuratan permukaan mesin.

Tangential force merupakan gaya yang menunjukkan arah kecepatan pemotongan

dan menentukan besarnya daya pemotongan (Tlusty, 2000).

Gambar 2.8 Geometri gaya pemotongan Sumber : Chang dkk, 1998

Besar dan arah gaya potong ditentukan dengan menganalisis proses

terjadinya geram. Gaya pemotongan dapat dijabarkan sebagai fungsi dari gaya

potong spesifik dan ketebalan geram (Sandvik, 2003). Gaya potong spesifik


commit to user

II-15

adalah gaya potong yang diperlukan untuk memotong dengan maksimum

ketebalan geram sebesar 1 mm (N/mm²). Gaya pemotongan yang digunakan tidak

boleh melebihi gaya pemotongan maksimal karena akan menyebabkan terjadinya

tool deflection, chatter dan torsion (Ahmad dkk., 2005).

2. Daya Pemesinan

Penggunaan daya dapat dihitung sebagai hasil dari cutting speed dan gaya

pemotongan. Besar daya mesin yang digunakan tidak boleh melebihi dari daya

mesin maksimal yang diijinkan pada mesin. Apabila daya mesin melebihi dari

maksimal daya mesin maka akan terjadi beberapa permasalahan dalam pemesinan.

3. Spindle Speed

Kecepatan spindle pada mesin dibatasi untuk menghindari overload yang

berlebihan dari spindle motor. Oleh karena, kecepatan spindle pada mesin

haruslah kurang dari batasan yang diperbolehkan oleh mesin. Disisi yang lain, jika

kecepatan spindle sangat kecil dari kekuatan spindel motor minimal maka mesin

akan tidak berfungsi maksimal (Ahmad dkk., 2005).

Nmin ≤ N ≤Nmax dimana N = 遈===䁀뀈Ƽ ............................................. (2.5)

dengan;

N : Spindle speed (rpm)

V : cutting speed (mm/min)

D : diameter pahat (mm)

4. Kendala Variabel

Penentukan kondisi pemotongan yang optimum dapat dilakukan dengan

cara mengubah-ubah variabel keputusan yaitu feed per tooth dan cutting speed.

Optimum feed rate dan cutting speed berada dalam range yang ditentukan oleh

minimum dan maksimum feed rate dan spindle speed dari mesin (Ahmad dkk.,

2005). 喐莆2n6 ≤ f莆≤ 喐莆2e铺 = 坪涩址锐f莆铺屁址锐f ................................................................ (2.6)


commit to user

II-16

惯品2n6 ≤ 惯品 ≤ 惯品2e铺 = 뀈铺Ƽ润铺屁址锐f遈=== ....................................................... (2.7)

dengan; 喐莆2n6 dan 喐莆2e铺 : minimum dan maksimum feed rate 惯品2n6 dan 惯品2e铺 : minimum dan maksimum cutting speed

2.4 METODE OPTIMISASI MULTIOBJEKTIF

Permasalahan multiobjektif yaitu permasalahan yang mempunyai dua atau

lebih fungsi tujuan tidak dapat diselesaikan dengan optimisasi sederhana. Hal ini

dikarenakan permasalahan multiobjektif biasanya mempunyai dua fungsi tujuan

yang saling trade off satu dengan yang lainnya. Beberapa metode untuk

menyelesaikan permasalahan multiobjektif yaitu pareto optimality, necessary and

sufficient conditions, efficiency and dominance, compromise solution, dan

function transformation (Marler dkk., 2004).

2.4.1 Function Transformation

Permasalahan multiobjektif merupakan permasalahan yang mempunyai

fungsi tujuan dua atau lebih sehingga tidak terdapat hanya satu penyelesaian

optimal namun beberapa penyelesaian optimal. Pada saat beberapa fungsi tujuan

multiobjektif tersebut dioptimalkan secara bersama, maka akan ditemukan ruang

pencarian penyelesaian yang terpisah-pisah. Apabila ingin menentukan manakah

penyelesaian yang optimal, maka antar fungsi tujuan akan saling trade-off satu

sama lain. Marler (2004) melakukan penelitian tentang beberapa pendekatan

untuk menyelesaikan permasalahan multi-objective meliputi pareto optimality,

necessary and sufficient condition, efficiency and dominance, compromise

solution dan function transformation.

Penelitian ini mempunyai dua fungsi tujuan yaitu meminimasi waktu

pemesinan dan kekasaran dimana dua fungsi tujuan tersebut mempunyai satuan

yang berbeda. Pada penyelesaikan permasalahan ini metode function

transformation merupakan metode yang tepat untuk menyelesaikannya karena

function transformation menghasilkan persamaan yang tidak berdimensi (Marler

dkk, 2004). Pross (2001) menyatakan function transformation dengan persamaan

sebagai berikut :


commit to user

II-17

瓜n땘ue6t 实毗腮纵铺邹毗腮址锐f ................................................................................. (2.8)

persamaan tersebut mempunyai hasil yang tidak berdimensi dengan batas atas

mendekati 1 dan batas bawahnya tidak terbatas (diasumsikan batas atas (Fimax) ≠

0). Selain persamaan diatas, function transformation juga dapat dinyatakan dalam

persamaan sebagai berikut: 瓜n땘ue6t 实毗腮纵铺邹能毗腮伞毗腮伞 ...................................................................... (2.9)

Persamaan ini juga menghasilkan persamaan fungsi tujuan yang tidak berdimensi.

Namun, nilai paling kecil dari Fitrans adalah 0 dan batas atasnya tidak terbatas

sehingga sulit melakukan komputasi apabila penyebut pada persamaan tersebut

bernilai 0 atau negatif. Konsekuensinya, pada persamaan tersebut diasumsikan

bahwa penyebut harus positif atau penyebut pada persamaan tersebut diabsolutkan

sehingga function transformation dapat dinyatakan sebagai berikut (Marler dkk.,

2004): 瓜n땘ue6t 实毗腮纵铺邹毗腮伞 , Fio>0 ....................................................................... (.2.10)

Persamaan yang paling robust untuk mentransformasi fungsi tujuan terlepas dari

jangkauan aslinya, sebagai berikut:

瓜n땘ue6t 实毗腮纵铺邹能毗腮伞毗腮址锐f能毗腮伞 ...................................................................... (2.11)

dengan;

Fitrans : Function Transformation

Fi(x) : Fungsi tujuan

Fio : Minimasi fungsi tujuan

Fimax : Maksimasi fungsi tujuan

Persamaan ini disebut normalisasi. Pada kasus ini, Fitrans bernilai antara 1 dan 0,

tergantung dari ketelitian dan metoda yang digunakan dimana Fimax dan Fio sudah

ditentukan (Marler dkk., 2004).


commit to user

II-18

2.4.2 Metode Pembobotan Fungsi Tujuan

Pada permasalahan multiobjektif dijumpai masing-masing fungsi tujuan

yang mempunyai fungsi utilitas yang berbeda. Salah satu metode umum pada

optimisasi multiobjektif yaitu weighted sum methot. 罐实∑ 卉n瓜n纵果邹瓶n能遈 ........................................................................... (2.12)

dengan 卉 adalah vector bobot yang biasanya ditentukan oleh pembuat keputusan

sehingga ∑ 卉n瓶遈妮遈 =1 dan 卉 > 0. Pada metode pembobotan fungsi tujuan, apabila

satu atau lebih bobot fungsi tujuan bernilai 0 maka akan menyebabkan hasil yang

tidak optimal. Oleh karena itu, nilai bobot fungsi tujuan biasanya mencerminkan

tingkat kepentingan fungsi tujuan tersebut (Marler dkk., 2004).


commit to user

III-1

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Metode penelitian menggambarkan langkah-langkah penelitian yang akan

dilakukan dalam pemecahan masalah. Adapun langkah-langkah penyelesaian

masalah seperti dalam Gambar 3.1.

Studi Litelatur

Perumusan Masalah

Menentukan Tujuan dan Manfaat Penelitian

Model Optimisasi pada prosesmilling

Model Function Transformation

Analisis Model

Tahap Identifikasi Masalah

Kesimpulan dan saran

Tahap Pengembangan Model Optimisasi

Tahap Analisis

Tahap Kesimpulan

Gambar 3.1 Metodologi penelitian

Metodologi penelitian tersebut diuraikan dalam beberapa tahap dan tiap

tahapnya dijelaskan melalui langkah-langkah yang dilakukan. Uraian lebih

lengkap pada tiap tahapnya akan dijelaskan dalam sub bab berikut ini:

3.1 TAHAP IDENTIFIKASI MASALAH

Tahap identifikasi masalah meliputi beberapa tahapan pelaksanaan sebagai

berikut:


commit to user

III-2

1. Studi Litelatur

Pada tahap ini dilakukan studi litelatur terhadap masalah yang diteliti.

Langkah ini dilakukan untuk menemukan permasalahan yang ada saat ini

sehingga hasil penelitian ini dapat menjadi penyelesaian permasalahan. Hasil

observasi diketahui bahwa perusahaan manufaktur menginginkan kualitas produk

yang bagus dan produktivitas yang tinggi. Pada produk hasil milling, kualitas

produk dapat dilihat dari kekasaran permukaan pada produk yang dihasilkan,

semakin kasar permukaan maka kualitas produk tersebut semakin jelek. Ukuran

produktivitas dapat dilihat dari lamanya waktu pemesinan. Semakin lama waktu

pemesinan, produktivitas semakin rendah begitupula sebaliknya. Kekasaran

permukaan dan waktu pemesinan dipengaruhi oleh pemilihan parameter-

parameter pemotongan yang digunakan seperti feed per tooth dan cutting speed.

Perusahaan manufaktur menggunakan handbook atau berdasarkan pengalaman

yang digunakan dalam menentukan parameter pemotongan. Oleh karena itu perlu

suatu metode untuk menentukan parameter pemotongan yang optimal sehingga

diperoleh kualitas produk yang bagus dan produktivitas yang tinggi. Operasi

milling terdapat dua gerakan pemakanan yaitu single-pass dan multi-pas.

Penelitian ini hanya akan meneliti operasi milling untuk single-pass.

2. Perumusan masalah

Pada tahap ini dilakukan perumusan terhadap permasalahan yang terdapat

pada proses pemesinan. Rumusan masalah dari hasil observasi adalah bagaimana

mengembangkan model optimisasi multiobjektif untuk menentukan parameter

pemotongan yang optimal di dalam perencanaan proses pemotongan single-pass

dengan end-miiling yang digunakan untuk meminimumkan waktu pemesinan dan

kekasaran permukaan.

3. Menentukan Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan yang dicapai dalam penelitian ini adalah menentukan parameter

pemotongan yang optimal dalam proses milling untuk meminimumkan kekasaran

permukaan dan waktu pemesinan. Diharap hasil dari penelitian ini dapat

memberikan metode alternatif dalam menentukan parameter pemotongan dalam


commit to user

III-3

proses pemotongan single-pass dengan end milling yang optimal sehingga

diperoleh waktu pemesinan dan kekasaran permukaan yang minimum.

3.2 TAHAP PENGEMBANGAN MODEL OPTIMISASI

Pada tahap ini dilakukan pengumpulan serta pengolahan data yang

digunakan untuk mengembangkan model sehingga diperoleh nilai parameter

pemotongan yaitu feed per tooth dan cutting speed yang optimal dalam proses

pemotongan single-pass dengan end milling untuk meminimumkan waktu

pemesinan dan kekasaran permukaan.

1. Model optimisasi pada proses milling

Tahap ini dilakukan pengembangan model dari penelitian yang dilakukan

oleh Ahmad dkk (2005). Ahmad dkk (2005) mengembangkan optimisasi

parameter pemotongan pada milling untuk meminimumkan waktu pemesinan.

Batasan model yang digunakan oleh Ahmad dkk (2005) yaitu gaya pemotongan,

daya mesin, spindle speed, kekasaran permukaan dan batasan variabel. Penelitian

ini mengembangkan penelitian yang dilakukan Ahmad dkk (2005) yaitu

menambah satu fungsi tujuan yaitu kekasaran permukaan, dimana kekasaran

permukaan pada penelitain Ahmad dkk (2005) merupakan salah satu batasan

model. Batasan model yang dipertimbangkan pada penelitian ini terdiri dari daya

mesin, gaya pemotongan, kecepatan spindle dan batasan variabel keputusan.

Model yang dikembangkan diaplikasikan pada sebuah benda kerja dari

alumunium dengan dimensi 600mm x 600mm x 50 mm. Mesin yang digunakan

sebagai acuan batasan pada penelitian ini adalah mesin milling CNC dengan pahat

coromill 245 dengan maksimum daya pemesinan sebesar 0,75 kW dan maksimum

gaya potong sebesar 1000 N. Diameter pahat yang digunakan yaitu sebesar 40

mm. Pada tahap ini dilakukan optimisasi untuk menentukan parameter

pemotongan yaitu feed per tooth dan cutting speed yang optimal dengan

mempertimbangkan kendala pemesinan.

Parameter-parameter pemotongan ini akan digunakan sebagai input pada

model optimisasi. Optimisasi yang dilakukan pada tahapan ini adalah optimisasi

untuk memperoleh parameter pemotongan dengan fungsi tujuan yaitu maksimum

dan minimum baik waktu pemesinan maupun kekasaran permukaan. Hasil


commit to user

III-4

maksimum dan minimum baik waktu pemesinan maupun kekasaran permukaan

akan digunakan sebagai input pada model function transformation.

2. Model function transformation

Penelitian ini mempunyai dua fungsi tujuan yaitu meminimumkan waktu

pemesinan dan kekasaran permukaan. Waktu pemesinan dan kekasaran

permukaan merupakan dua fungsi tujuan yang saling trade off . Apabila waktu

pemesinan diminimumkan maka kekasaran permukaan akan bernilai

maksimmum, begitu pula sebaliknya. Waktu pemesinan dan kekasaran permukaan

merupakan dia fungsi tujuan yang memiliki satuan yang berbeda yaitu satuan

waktu dan satuan kekasaran permukaan. Oleh karena itu diperlukan suatu metode

untuk menyelesaikan permasalahan ini. Salah satu metode yang dapat digunakan

untuk menyelesaiakn model optimisasi multiobjektif adalah function

transformation..

Setiap fungsi tujuan mempunyai tingkat kepentingan yang berbeda bagi

perusahaan manufaktur. Seberapa penting suatu fungsi tujuan biasanya ditentukan

oleh decision-maker di perusahaan manufaktur tersebut. Dikarenakan masing-

masing fungsi tujuan mempunyai tingkat kepentingan yang berbeda maka

diperlukan suatu bobot untuk mengukur tingkat kepentingan fungsi tujuan.

Pembobotan pada fungsi tujuan dapat dilakukan dengan menggunakan weighted

sum method. Metode ini merupakan persamaan yang umum digunakan dalam

penyelesaian permasalahan optimisasi multiobjektif.

3.3 TAHAP ANALISIS MODEL

Pada tahap ini dilakukan analisis dan interpretasi, yaitu memberikan

ulasan atau pandangan terhadap hasil pengolahan. Tahap ini juga menganalisis

sensitivitas model optimisasi multiobjektif terhadap perubahan parameter

pemotongan dan juga perubahan batasan model.

Analisis sensitivitas dilakukan denga mengubah parameter pemotongan

dana batasan-batasan model. Pada penelitian ini, analisis sensitivitas dilakukan

dengan mengubah besar diameter pahat dan juga mengubah batasan maksimum

gaya pemotongan dan daya mesin.


commit to user

III-5

3.4 TAHAP KESIMPULAN DAN SARAN

Tahap ini berisi tentang kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan

dan juga saran-saran untuk penelitian selanjutnya. Kesimpulan dari penelitain ini

adalah menjawab permasalahan yang diteliti pada penelelitian ini yaitu berapakah

parameter pemotongan yaitu feed per tooth dan cutting speed yang optimal. Saran

yang diberikan dapat memberi masukan untuk langkahh penelitian selanjutnya.


commit to user

IV-1

BAB IV

PENGEMBANGAN MODEL OPTIMISASI

Pada proses optimisasi pemesinan pada milling, terdapat beberapa hal

yang berpengaruh terhadap proses pemesinan terdiri dari elemen dasar pemesinan,

jenis benda kerja yang dikerjakan, jenis alat potong dan waktu pemesinan. Hal-hal

tersebut diperhatikan dengan baik untuk memperoleh hasil yang optimum.

4.1. MODEL OPTIMISASI PADA PROSES MILLING

Proses pemesinan pada milling, model optimisasi diklasifikasikan menjadi

dua yaitu model scraping dan mulicotting. Model optimisasi scraping yaitu

melakukan pemotongan single-pass mengasumsikan bahwa hanya satu gerakan

pemakanan yang diperlukan untuk membuat geometri yang diinginkan.

Sedangkan model optimisasi multi-pass mengasumsikan bahwa dibutuhkan

beberapa gerakan pemakanan untuk membuat geometri yang diinginkan.

Penelitian ini hanya akan dibahas mengenai pengembangan model optimisasi pada

milling single-pass.

Salah satu karakteristik kualitas yang penting dalam proses manufaktur

adalah kekasaran permukaan produk (Ra). Semakin rendah kekasaran permukaan

suatu produk maka diperlukan waktu pemesinan yang semakin lama. Perusahaan

menginginkan waktu pemesinan yang seminimal mungkin untuk meningkatkan

produktifitas. Dikarenakan terjadi trade-off antara meminimalkan kekasaran

permukaan dan meminimalkan waktu pemesinan maka permasalahan ini termasuk

permasalahan multiobjektif.

Metode pendekatan telah dikembangkan untuk menyelesaikan

permasalahan multiobjektif terdiri dari pareto optimality, necessary and sufficient

conditions, efficiency and dominance, compromise solution dan function

transformation(Marler dkk., 2004). Penelitian ini mempunyai dua fungsi tujuan

yaitu meminimalkan kekasaran permukaan dan meminimalkan waktu pemesinan,

dimana dua fungsi tujuan tersebut mempunyai satuan yang berbeda. Salah satu

cara untuk menyelesaikan permasalahan ini adalah dengan menggunakan model

pendekatan function transformation. Model pendekatan function transformation


commit to user

IV-2

merupakan model pendekatan untuk menyelesaikan permasalahan multiobjektif

dengan cara mengubah fungsi tujuan yang berbeda satuan menjadi fungsi tujuan

yang tidak berdimensi atau tidak bersatuan.

4.1.1 Penentuan fungsi tujuan

Salah satu karakteristik kualitas adalah kekasaran permukaan suatu produk.

Semakin rendah kekasaran permukaan yang diingikan, semakin lama pula waktu

pemesinan yang diperlukan. Namun disisi lain, perusahaan menginginkan waktu

pemesinan yang seminimal mungkin untuk meningkatkan produktivitas. Oleh

karena itu, penelitian ini bertujuan untuk meminimumkan kekasaran permukaan

dan meminimalkan waktu pemesinan.

Penelitian ini mengembangkan penelitian yang sudah dilakukan oleh Nafis

(2005) dengan menambah satu fungsi tujuan yaitu minimasi kekasaran permukaan.

Pada penelitian yang dilakukan Nafis (2005) kekasaran permukaan merupakan

salah satu batasan yang dipertimbangkan yang kemudian pada penelitian ini

dijadikan fungsi tujuan. Pada penelitian ini fungsi tujuan yang digunakan yaitu

meminimumkan waktu pemesinan dan kekasaran permukaan yaitu sebegai

berikut:

1. Waktu pemesinan

Waktu pemesinan adalah total waktu yang dibutuhkan untuk

menyelesaikan suatu benda kerja. Waktu pemesinan dapat dihitung dengan cara

membagi panjang benda kerja yang akan diproses dengan kecepatan pemakanan

atau feed rate. Sonmez dkk (1997) menyatakan bahwa untuk operasi milling,

waktu pemesinan dinyatakan sebagai berikut :

Tm = 䪨坪………………………….……….(4.1)

dengan;

Tm : waktu pemesinan (detik)

l : panjang benda kerja (mm)

f :feed rate (mm/menit)


commit to user

IV-3

Feed rate merupakan kecepatan pemakanan pada proses milling yang

dapat dinyatakan dalam feed per tooth, spindle speed dan jumlah mata pahat

seperti pada persamaan (2.2). Spindle speed dapat juga dinyatakan dalam

kecepatan pemotongan dan diameter pahat seperti pada persamaan (2.1). Maka

persamaan waktu pemesinan dapat disubtitusikan dengan persamaan (2.1) dan

(2.2) sehingga menjadi (Ahmad dkk., 2005):

Tm = 䪨úV㰨yyy坪涩瓢拼叁……………………….(4.2)

dengan;

Tm : waktu pemesinan (detik)

l : panjang benda kerja (mm)

D : Diameter pahat (mm)

fz : feed per tooth (mm/tooth)

V : kecepatan pemotongan (mm/menit)

Zn : jumlah mata pahat

π : phi dengan nilai 3,14

2. Kekasaran Permukaan

Kekasaran permukaan dinyatakan sebagai fungsi dari geometri pahat dan

feed per tooth. Kekasaran permukaan dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai

berikut (Ahmad dkk, 2005):

츸≤ 实318 坪涩潜恼V………………………………(4.3)

dengan;

Ra : kekasaran permukaan (µmm)


fz : feed per tooth (mm/tooth)

4.1.2 Penentuan Batasan

Kondisi pemotongan yang optimal memenuhi beberapa batasan teknologi.

Mesin, alat potong dan spesifikasi benda kerja merupakan sumber dari batasan

tersebut. Batasan-batasan tersebut sebagai berikut:


commit to user

IV-4

1. Gaya Pemotongan

Gaya pemotongan yang digunakan tidak boleh melebihi batas gaya

pemotongan maksimum. Apabila gaya pemotongan melebihi batas yang diijinkan

terjadi chatter. Gaya pemotongan dapat dinyatakan (Sandvik, 2003) sebagai

berikut :

Kc = Kc1.hmmc ≤ Kcmax…………………………(4.4)

Ketebalan geram dapat dinyatakan dengan persamaan (sandvik, 2003) sebagai

berikut:

hm = suhǨc.㰨馁y.≤.坪涩ú.V.锸opsuh纵锐弱融邹……………………………(4.5)

dengan Kr adalah besar sudut pada alat potong dan a adalah working engagement.

Persamaan gaya pemotongan kemudian disubtitusikan (Sandvik, 2003) ke

persamaan ketebalan geram menjadi:

Kc1.组suhǨc.㰨馁y.≤.坪涩ú.V.锸opsuh足锐弱融卒钻-mc ≤ Kcmax…..……………..(4.6)

Kc1 :gaya pemotongan spesifik pada untuk maksimum ketebalan geram

sebesar 1 mm (N/mm²)

Kr : besar sudut alat potong (º)

a : working engagement(mm)

fz : feed per tooth (mm/min)


Kcmax: gaya pemotongan maksimum (N/mm²)

mc : peningkatan pada gaya pemotongan spesifik

π : phi dengan nilai 3,14


commit to user

IV-5

2. Daya Mesin

Daya mesin atau power yang dibutuhkan tidak boleh melebihi daya mesin

maksimum pada mesin. Daya mesin pada mesin milling dapat dinyatakan

(Sanvdvik, 2003) sebagai berikut:

P = 흰.≤.坪.ǨƼ㕈y.㰨y堑.骑 ≤ Pmax…..…………….…..……..(4.7)

Kc merupakan gaya potong yang dijabarkan pada persamaan diatas,

kemudian persamaan gaya potong tersebut disubtitusikan pada persamaan daya

mesin, menjadi :

흰.≤.坪.ǨƼ前㕈y.㰨y堑.骑纵suhǨc.㰨馁y.≤.坪莆ú.V.锸opsuh纵锐弱融邹邹能屏Ƽ≤ Pmax…..…………..(4.8)

Feed rate merupakan kecepatan pemakanan pada proses milling yang

dapat dinyatakan dalam feed per tooth, spindle speed dan jumlah mata pahat

seperti pada persamaan (2.2). Spindle speed dinyatakan dalam cutting speed dan

diameter pahat seperti pada persamaan (2.1). Maka persamaan diatas dapat

disubtitusikan dengan persamaan (2.1) dan (2.2) menjadi :

흰.≤.坪涩.㰨yyy.瓢.拼叁ǨƼ前㕈y.㰨y堑.骑.ú.V 纵suhǨc.㰨馁y.≤.坪莆ú.V.锸opsuh纵锐弱融邹邹能屏Ƽ≤ Pmax…….…..(4.9)

Daya mesin harus dibawah batas maksimal mesin untuk menghindari

overload yang berlebihan dari spindel motor. Disisi lain, jika daya mesin sangat

kecil dari kekuatan spindel motor maka mesin tidak akan berfungsi secara

maksimal (Sandvik, 2003).

3. Spindle Speed

Spindle speed adalah kecepatan putaran alat potong dalam proses milling

yang dihasilkan oleh putaran spindel pada mesin. Spindle speed pada milling

dinyatakan dalam kecepatan potong atau cutting speed pada benda kerja yang

dipengaruhi oleh besarnya diameter pahat. Spindle speed dapat dirumuskan

sebagai berikut (Ahmad dkk., 2005) :


commit to user

IV-6

Nmin 屎㰨yyy瓢úV 屎 Nmax…..……………………..(4.10)

Spindle speed yang digunakan tidak boleh melebihi batas maksimum

spindle speed yang diijinkan oleh mesin. Besarnya batas maksimum spindel motor

pada mesin tergantung dengan jenis mesin yang digunakan.

4. Batasan Variabel

Variabel keputusan dalam permasalahan ini adalah feed per tooth dan

cutting speed. Kedua variabel keputusan dapat diubah-ubah nilainya sesuai

dengan kebutuhan untuk menentukan kondisi pemotongan yang paling optimal.

Variabel keputusan juga mempengaruhi besarnya batasan yang ada dalam

pemesinan. Optimum feed per tooth dan cutting speed harus berada dalam range

yang ditentukan oleh minimum dan maksimum feed rate dan spindel speed dari

mesin.

坪屏Ė坡拼叁̊ 屏Ė坡 ≤ fz ≤

坪屏≤铺拼叁̊ 屏≤铺…..……………………..(4.11)

úV̊屏Ė坡㰨yyy ≤ V ≤

úV̊屏≤铺㰨yyy …..……………………..(4.12)

Permasalahan multiobjektif dengan fungsi tujuan untuk meminimumkan

waktu pemesinan dan kekasaran permukaan dengan batasan pemesinan meliputi

daya mesin, gaya potong dan spindle speed dan batasan variabel antara rentang

maksimum dan minimum dari cutting speed dan feed per tooth.

Meminimumkan;

Tm = 䪨úV㰨yyy坪涩瓢拼叁

츸≤ 实318 归莆挠4雇

Batasan;

Kc1.纵suhǨc.㰨馁y.≤.坪莆ú.V.锸opsuh纵锐弱融邹邹-mc ≤ Kcmax


commit to user

IV-7

흰.≤.坪涩.㰨yyy.瓢.拼叁ǨƼ前㕈y.㰨y堑.骑.ú.V 纵suhǨc.㰨馁y.≤.坪莆ú.V.锸opsuh纵锐弱融邹邹能屏Ƽ≤ Pmax

Nmin 屎1000惯挥雇屎 Nmax

坪屏Ė坡拼叁̊ 屏Ė坡 ≤ fz ≤ 坪屏≤铺拼叁̊ 屏≤铺

úV̊屏Ė坡㰨yyy ≤ V ≤ úV̊屏≤铺㰨yyy

4.1.3 Objek Kajian Optimisasi Pada Pengembangan Model

Data pemesinan yang digunakan sebagai input atau masukan optimisasi

proses pemesinan untuk meminimumkan kekasaran permukaan dan waktu

pemesinan. Data yang dikumpulkan meliputi material produk, spesifikasi mesin

CNC dan spesifikasi alat potong. Benda kerja yang diteliti yaitu benda kerja

dengan material aluminium 6061. Benda kerja tersebut berbentuk balok dengan

dimesni awal (raw material) 600mmx600mmx100mm. Aluminium 6061

mempunyai kekerasan sebesar 95-97 HB dan dapat tahan pada suhu 100º.

Alumunium 6061 digunakan untuk komponen pesawat dan kompenen alat

transportasi. Spesifikasi benda kerja penting karena berpengaruh pada pemilihan

jenis mesin dan alat potong yang digunakan. Pemilihan jenis mesin dan alat

potong yang sesuai dengan kriteria yang diperlukan untuk optimisasi pengerjaan

benda kerja tersebut.

Gambar 4.1 Benda kerja dan pahat


commit to user

IV-8

Di dalam proses milling, terdapat beberapa parameter pemotongan antara

lain diameter alat potong, jumlah mata pahat, kedalaman pemakanan atau depth of

cut, spindle speed, cutting speed dan feed per tooth. Parameter pemotongan

diitentukan berdasarkan batasan yang terdapat pada mesin, pahat yang digunakan

dan benda kerja yang diproses. Mesin dan alat potong mempunyai batasan terdiri

dari daya mesin dan gaya potong, batasan ini juga dipertimbangkan dalam

perhitungan. Jenis mesin dan alat potong yang digunakan sesuai dengan kriteria

yang diperlukan untuk memproses benda kerja yang diteliti sehingga proses

pemesinan dapat optimum. Mesin yang digunakan adalah mesin Concept mill 55

dengan spesifikasi daya sebesar 0,75 kW, gaya potong sebesar 1000 N dan spindle

speed sebesar 750 rpm - 1500 rpm. Alat potong yang digunakan adalah Coromill

245 dengan diameter pahat sebesar 40 mm dan jumlah mata pahat 4. Depth oh cut

(d) atau ketebalan benda kerja yang dikurangi sebesar 5 mm. Selain jenis mesin

dan alat potong, diperlukan juga katalog pemesinan sebagai rekomendasi

pemesinan. Katalog yang digunakan pada penelitian ini yaitu katalog yang

diterbitkan oleh SANDVIK.

4.1.4 Penetapan Parameter Pemotongan pada Mesin CNC Milling

Parameter yang dijadikan input model optimisasi ini meliputi parameter

pemesinan, parameter benda kerja dan rekomendasi dari SANDVIK.


commit to user

IV-9

Tabel 4.1 Parameter pemesinan

Spesifikasi Mesin Simbol KeteranganMerk concept mill 55Daya Mesin Pmax 0,75 kWGaya potong Fmax 1000 NSpindle Speed Nmin-Nmax 750-1500rpmFeed Rate fmin-fmax 152-588mm/min

Spesifikasi Alat Potong

Nama alat potong coroMill 245 SandvikJumlah mata potong Zn 4Diameter alat potong D 40

Parameter Proses Pemesinan

Depth of cut d 5 mmworking engagement a 30 mmpanjang benda kerja l 600 mmGaya potong spesifik kc1 700 N/mm2Pangkat untuk tebal geram rata-rata mc 0,25efisiensi mesin η 0,95sudut potong pahat Kr 45

Pensubtitusian nilai parameter yang diketahui maka diperoleh fungsi

tujuan dan batasan, sebagai berikut:

1. Fungsi tujuan

· Meminimumkan waktu pemesinan

Tm = 㕈yy.脑,㰨恼.恼y㰨yyy.坪涩.瓢.恼 (detik)

· Meminimumkan kekasaran permukaan

츸≤ 实318 坪涩潜恼.恼y (µm)

2. Kendala pemesinan

· Gaya pemotongan

700.纵suh恼闹.㰨馁y.㕈yy.坪莆脑,㰨恼.恼y.锸opsuh纵遣钳浅钳邹邹-0,25 ≤ 1000

· Daya mesin


commit to user

IV-10

闹.㕈yy.坪涩.㰨yyy.瓢.恼.呢yy㕈y.㰨y堑.y,馁.脑,㰨恼.恼y 纵suh恼闹.㰨馁y.㕈yy.坪莆脑,㰨恼.恼y.锸opsuh纵遣钳浅钳邹邹能y,挠闹≤ 0,75

· Spindle speed

750 屎1000惯3,14.40 屎 1500

· Batasan variabel keputusan 㰨闹挠恼.呢闹y ≤ fz ≤ 闹馁馁恼.㰨闹yy 脑,㰨恼.恼y.呢闹y㰨yyy ≤ V ≤

脑,㰨恼.恼y.㰨闹yy㰨yyy

Metode penyelesaian permasalahan multiobjektif dengan metode function

transformation. Metode function transformation merupakan metode penyelesaian

permasalahan multiobjektif dengan cara mengubah fungsi tujuan yang berbeda

satuan menjadi fungsi tujuan yang tidak berdimensi atau tidak bersatuan.

瓜Ė䬈c≤坡魄实瓜Ė纵果邹石瓜Ė泼瓜Ė屏≤铺石瓜Ė泼

Fio merupakan nilai minimal masing-masing fungsi tujuan dan Fimax merupakan

nilai maksimal masing-masing fungsi tujuan.

4.1.5 Maksimum Waktu Pemesinan

Maksimum waktu pemesinan merupakan waktu pemesinan paling lama

untuk melakukan proses pemesinan. Untuk memperoleh besarnya waktu

pemesinan dilakukan model optimisasi dengan fungsi tujuan maksimasi waktu

pemesinan dangan batasan pemesinan yaitu batasan mesin dan batasan alat potong.

1. Fungsi tujuan

· Maksimasi waktu pemesinan

Tm = 㕈yy.脑,㰨恼.恼y㰨yyy.坪涩.瓢.恼


· Gaya pemotongan

700.组suh恼闹.㰨馁y.㕈yy.坪莆脑,㰨恼.恼y.锸opsuh足遣钳浅钳卒钻-0,25 ≤ 1000


commit to user

IV-11

· Daya mesin 闹.㕈yy.坪涩.㰨yyy.瓢.恼.呢yy㕈y.㰨y堑.y,馁.脑,㰨恼.恼y 纵suh恼闹.㰨馁y.㕈yy.坪莆脑,㰨恼.恼y.锸opsuh纵遣钳浅钳邹邹能y,挠闹≤ 0,75

· Spindle speed

750 屎1000惯3,14.40 屎 1500



Menggunakan software LINGO 9.0 sebagai solver diperoleh maksimum

waktu pemesinan sebesar 3,947 detik dengan cutting speed sebesar 94,2 m/menit

dan feed per tooth sebesar 0,051 mm/tooth.

4.1.6 Minimasi Waktu Pemesinan

Minimasi waktu pemesinan merupakan waktu pemesinan yang paling

minimum untuk melakukan proses pemesinan. Untuk memperoleh besarnya

waktu pemesinan dilakukan model optimisasi dengan fungsi tujuan minimasi

waktu pemesinan dangan batasan pemesinan yaitu batasan mesin dan batasan alat

potong.

1. Fungsi tujuan

· Minimasi waktu pemesinan

Tm = 㕈yy.脑,㰨恼.恼y㰨yyy.坪涩.瓢.恼


· Gaya pemotongan



commit to user

IV-12


· Spindle speed

750 屎1000惯3,14.40 屎 1500



Menggunakan software LINGO 9.0 sebagai solver diperoleh minimum

waktu pemesinan sebesar 1,48 detik dengan cutting speed sebesar 94,2 m/menit

dan feed per tooth sebesar 0,135 mm/tooth.

4.1.7 Maksimasi Kekasaran Permukaan

Maksimasi kekasaran permukaan adalah nilai kekasaran paling tinggi yang

dapat terjadi pada saat proses pemesinan. Estimasi kekasaran permukaan yang

paling maksimal dapat diperoleh dengan melakukan optimisasi dengan fungsi

tujuan untuk memaksimumkan kekasaran permukaan dengan batasan-batasan

pemesinan yaitu batasan mesin dan batasan alat potong yang digunakan.

1. Fungsi tujuan

· Maksimasi Kekasaran Permukaan 츸≤ 实318 归莆挠4.40


· Gaya pemotongan



commit to user

IV-13


· Spindle speed

750 屎1000惯3,14.40 屎 1500



Dengan menggunakan software LINGO 9.0 sebagai solver diperoleh

maksimum kekasaran permukaan sebesar 0,03630 µm dengan cutting speed

sebesar 94,2 m/menit dan feed per tooth sebesar 0,135 mm/tooth.

4.1.8 Minimasi Kekasaran Permukaan

Minimasi kekasaran permukaan merupakan nilai kekasaran paling rendah

yang dapat terjadi pada saat proses pemesinan. Estimasi kekasaran permukaan

yang paling minimal dapat diperoleh dengan melakukan optimisasi dengan fungsi

tujuan untuk meminimasi kekasaran permukaan dengan batasan-batasan

pemesinan yaitu batasan mesin dan batasan alat potong yang digunakan.

1. Fungsi tujuan

· Minimasi Kekasaran Permukaan 츸≤ 实318 归莆挠4.40


· Gaya pemotongan


commit to user

IV-14



· Spindle speed

750 屎1000惯3,14.40 屎 1500




minimasi kekasaran permukaan sebesar 0,00510 µm dengan cutting speed sebesar

94,2 m/menit dan feed per tooth sebesar 0,051 mm/tooth. Hasil optimisasi

masing-masing fungsi tujuan dapat dilihat pada tabel 4.2.

Tabel 4.2 Nilai maksimum dan minimum setiap fungsi tujuan

NilaiFeed per

Tooth (mm/tooth)

Cutting Speed

(m/menit)Minimum (detik) 1,480 0,135 94,200Maksimum (detik) 3,947 0,051 94,200Minimum (µm) 0,00510 0,051 94,200Maksimum (µm) 0,03630 0,135 94,200

Fungsi Tujuan

waktu pemesinankekasaran

permukaan

4.2 MODEL FUNCTION TRANSFORMATION

Setelah diperoleh nilai maksimum dan minimum masing-masing fungsi

tujuan. Selanjutnya, mengubah fungsi tujuan utama menjadi fungsi tujuan yang

tidak berdimensi. Cara mengubah fungsi tujuan tersebut dengan cara memasukkan

nilai maksimum dan minimum masing fungsi tujuan ke dalam fungsi tujuan utama

seperti pada persamaan ini.


commit to user

IV-15

瓜Ė䬈c≤坡魄实瓜Ė纵果邹石瓜Ė泼瓜Ė屏≤铺石瓜Ė泼

Nilai maksimum dan minimum masing-masing fungsi tujuan dimasukkan

ke dalam persamaan diatas sehingga fungsi tujuan menjadi sebagai berikut:

1. Fungsi tujuan

瓜Ė䬈c≤坡魄实纵浅钳钳.遣,前浅.浅钳前钳钳钳.撒涩.褥.浅邹能㰨,恼馁y脑,内恼呢能㰨,恼馁y + 纵脑㰨馁撒涩潜浅.浅钳邹能yy,yy闹㰨yy,y脑㕈脑y能y,yy闹㰨y


· Gaya pemotongan



· Spindle speed

750 屎1000惯3,14.40 屎 1500



Menggunakan software LINGO 9.0 sebagai solver diperoleh variabel

keputusan yang paling optimum yaitu feed per tooth sebesar 0,086 mm/tooth dan

kecepatan pemotongan sebesar 94,2 m/menit dengan lama waktu pemesinan yaitu

2,326 detik dan kekasaran permukaan sebesar 0,015 µm.

4.3.6 Pembobotan Fungsi Tujuan


commit to user

IV-16

Setiap fungsi tujuan mempunyai tingkat kepentingan yang berbeda. Olek

karena itu diperlukan pembobotan untuk masing-masing fungsi tujuan. Bobot

waktu pemesinan disimbolkan dengan 卉㰨 dan bobot fungsi tujuan untuk

kekasaran permukaan disimbolkan dengan 卉挠 dimana total 卉㰨 dan 卉挠 adalah 1

sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut:

瓜Ė䬈c≤坡魄实卉㰨瓜Ė纵果邹㰨石瓜Ė泼瓜Ė屏≤铺石瓜Ė泼十卉挠瓜Ė纵果邹挠石瓜Ė泼瓜Ė屏≤铺石瓜Ė泼

dengan menggunakan parameter pada Tabel 4.1 dan bobot untuk waktu

permesinan sebesai 0,1 dan bobot untuk kekasaran permukaan sebesar 0,9

diperoleh persamaan function transformation, sebagai berikut:

1. Fungsi tujuan 瓜Ė䬈c≤坡魄实0,1纵浅钳钳.遣,前浅.浅钳前钳钳钳.撒涩.褥.浅邹能㰨,恼馁y脑,内恼呢能㰨,恼馁y + 0,9 纵脑㰨馁撒涩潜浅.浅钳邹能yy,yy闹㰨yy,y脑㕈脑y能y,yy闹㰨y


· Gaya pemotongan



· Spindle speed

750 屎1000惯3,14.40 屎 1500




variabel keputusan yang paling optimum yaitu feed per tooth sebesar 0,05


commit to user

IV-17

mm/tooth dan kecepatan pemotongan sebesar 94,2 m/menit dengan lama waktu

pemesinan yaitu 3,947 detik dan kekasaran permukaan sebesar 0,005 µm.

Tabel 4.3 Hasil optimisasi dengan pembobotan fungsi tujuan

Bobot Waktu

Pemesinan

Bobot Kekasaran

Permukaan

Feed per Tooth

(mm/tooth)

waktu pemesinan

(detik)

kekasaran permukaan

(µm)

0,1 0,9 0,050 3,947 0,0050,2 0,8 0,054 3,704 0,0060,3 0,7 0,065 3,077 0,0080,4 0,6 0,075 2,667 0,0110,5 0,5 0,086 2,326 0,0150,6 0,4 0,098 2,041 0,0190,7 0,3 0,114 1,754 0,0260,8 0,2 0,135 1,481 0,0360,9 0,1 0,135 1,481 0,036

Dari Tabel 4.3 dapat dilihat pada saat waktu pemesinan diberi bobot

sebesar 0,1 dan kekasaran permukaan diberi bobot sebesar 0,9 diperoleh nilai feed

per tooth sebesar 0,050 mm/tooth. Pada saat waktu pemesinan diberi bobot

sebesar 0,9 dan kekasarn permukaan diberi bobot sebesar 0,1 diperoleh nilai feed

per tooth yang optimal sebesar 0,135 mm/tooth.


commit to user

V-1

BAB V

ANALISIS MODEL

Berdasarkan hasil pengolahan data seperti yang telah dikemukakan dalam

bab IV, diperoleh nilai waktu pemesinan dan kekasaran permukaan yang

minimum dan parameter-parameter proses pemesinan yang optimum. Dari hasil

pengolahan data tersebut dilakukan analisis mengenai pengaruh parameter

pemotongan terhadap waktu pemesnan, pengaruh parameter pemotongan terhadap

kekasaran permukaan, parameter yang optimal dan pembobotan fungsi tujuan.

5.1. ANALISIS WAKTU PEMESINAN

Analisis waktu pemesinan digunakan dalam mengetahui pengaruh

parameter pemotongan terhadap waktu pemesinan. Parameter pemotongan yang

dioptimalkan pada penelitian ini adalah cutting speed dan feed per tooth. Pada

Hasil optimisasi dengan fungsi tujuan minimasi waktu pemesinan diperoleh feed

per tooth sebesar 0,135 mm/tooth dan cutting speed sebesar 94,2 m/menit dengan

waktu pemesinan sebesar 1,480 detik. Waktu pemesinan maksimum sebesar 3,947

detik dengan feed per tooth sebesar mm/tooth dan cutting speed sebesar 94,2

mm/menit.

Gambar 5.1 Grafik waktu pemesinan

Dari Gambar 5.1, dapat dilihat bahwa semakin besar nilai feed per tooth

maka waktu pemesinan semakin cepat sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa

0.000

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

0.050 0.054 0.065 0.075 0.086 0.098 0.114 0.135 0.135

wak

tu p

emes

inan

Feed per Tooth

Grafik Waktu Pemesinan


commit to user

V-2

feed per tooth berbanding terbaik dengan waktu pemesinan. Oleh karena itu untuk

memperoleh waktu pemesinan yang minimum, dapat dilakukan dengan

memperbesar nilai feed per tooth.

Pada saat waktu pemesinan bernilai maksimum, cutting speed yang

diperoleh yaitu sebesar 94,2 m/menit. Sedangkan pada saat waktu pemesinan

minimum, cutting speed yang diperoleh sebesar 94,2 m/menit. Cutting speed

tidak mengalami perubahan atau bernilai tetap untuk kondisi pemotongan tersebut

maka dapat disimpulkan bahwa cutting speed sebesar 94,2 m/menit merupakan

cutting speed yang optimal untuk kondisi pemotongan tersebut.

5.2. ANALISIS KEKASARAN PERMUKAAN

Analisis kekasaran digunakan untuk mengetahui pengaruh parameter

pemotongan yaitu feed per tooth dan cutting speed terhadap kekasaran permukaan.

Hasil optimisasi untuk meminimumkan kekasaran permukaan diperoleh pada saat

feed per tooth sebesar 0,051 mm/tooth dan cutting speed sebesar 94,2 m/menit

dengan kekasaran minimum sebesar 0,00510 µm. Kekasaran permukaan

maksimum yaitu sebesar 0,03630 µm dengan feed per tooth sebesar 0,135

mm/tooth dan cutting speed sebesar 94,2 m/menit

Gambar 5.2 Grafik kekasaran permukaan

0.0000.0050.0100.0150.0200.0250.0300.0350.040

0.050 0.054 0.065 0.075 0.086 0.098 0.114 0.135 0.135

Keka

sara

n Pe

rmuk

aan

Feed Per Tooth

Grafik Kekasaran Permukaan


commit to user

V-3

Pada Gambar 5.2, dapat dilihat bahwa semakin besar nilai feed per tooth

maka kekasaran permukaan juga semakin besar sehingga dapat ditarik kesimpulan

bahwa feed per tooth berbanding lurus terhadap kekasaran permukaan. Oleh

karena itu untuk memperoleh kekasaran permukaan yang minimum maka dapat

dilakukan dengan memperkecil nilai feed per tooth.

Pada saat kekasaran permukaan bernilai maksimum, cutting speed yang

diperoleh yaitu sebesar 94,2 m/menit. Sedangkan pada saat kekasaran permukaan

minimum, cutting speed yang diperoleh sebesar 94,2 m/menit. Cutting speed

tidak mengalami perubahan atau bernilai tetap untuk kondisi pemotongan tersebut

maka dapat disimpulkan bahwa cutting speed sebesar 94,2 m/menit merupakan

cutting speed yang optimal untuk kondisi pemotongan ini.

5.3. ANALISIS PARAMETER PEMOTONGAN YANG OPTIMAL

Penelitian ini mempunyai dua fungsi tujuan yaitu meminimasi kekasaran

permukaan dan waktu pemesinan. Dari Gambar 5.1 dan Gambar 5.2 dapat dilihat

pada feed per tooth sebesar 0,050 mm/tooth, waktu pemesinan bernilai maksimum

dan kekasaran permukaan bernilai minimum sedangkan pada feed per tooth

sebesar 0,135 mm/tooth, waktu pemesinan bernilai minimum dan kekasaran

permukaan bernilai maksimum. Dari penjelasan tersebut dapat ditarik kesimpulan

bahwa terjadi trade off diantara dua fungsi tujuan tersebut.

Fungsi tujuan pada penelitian ini untuk memperoleh parameter

pemotongan yang optimum dengan waktu permesinan dan kekasaran yang

minimum. Disisi lain, terjadi trade off antara dua fungsi tujuan tersebut. Waktu

permesinan dan kekasaran permukaan mempunyai besaran satuan yang berbeda

oleh karena itu permasalahan ini tidak dapat diselesaikan secara langsung. Oleh

karena itu digunakan function transformation untuk menyelesaikan model

optimisasi multiobjektif tersebut. Penggunaan persamaan function transformation

diperoleh parameter pemotongan yang optimal yaitu feed per tooth sebesar 0,086

mm/tooth dan kecepatan pemotongan sebesar 94,2 m/menit dengan lama waktu

pemesinan yaitu 2,326 detik dan kekasaran permukaan sebesar 0,015 µm. Feed

per tooth yang optimal terdapat pada titik tengah antara feed per tooth pada saat

waktu permesinan maksimum dan kekasaran minimum dengan waktu permesinan


commit to user

V-4

minimum dan kekasaran permukaan maksimum. Hasil optimisasi tersebut dapat

ditarik kesimpulan bahwa function transformation dapat menyeimbangkan dua

fungsi tujuan yaitu waktu pemesinan dan kekasaran permukaan.

5.4. ANALISIS PEMBOBOTAN FUNGSI TUJUAN

Setiap fungsi tujuan kadang mempunyai tingkat kepentingan yang berbeda.

Oleh karena itu dibutuhkan pembobotan masing-masing fungsi tujuan agar terlihat

seberapa besar tingkat kepentingan fungsi tujuan tersebut. Pembobotan fungsi

tujuan dapat mempengaruhi hasil optimisasi dalam menentukan parameter yang

optimal.

0,000

0,010

0,020

0,030

0,040

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Feed

per

Too

th

Bobot

Grafik Pembobotan Fungsi Tujuan Terhadap Feed per Tooth

bobot kekasaran permukaanbobot waktu pemesinan

Gambar 5.3 Grafik pembobotan fungsi tujuan terhadap feed per tooth

0,0001,0002,0003,0004,0005,000

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9Wak

tu P

emes

inan

Bobot

Grafik Pembobotan Fungsi Tujuan Terhadap Waktu Pemesinan

Bobot kekasaran permukaan

Bobot waktu pemesinan

Gambar 5.4 Grafik pembobotan fungsi tujuan terhadap waktu pemesinan


commit to user

V-5

0,000

0,010

0,020

0,030

0,040

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

keka

sara

n pe

rmuk

aan

Bobot

Grafik Pembobotan Fungsi Tujuan Terhadap Kekasaran Permukaan

bobot kekasaran permukaanbobot waktu pemesinan

Gambar 5.5 Grafik pembobotan fungsi tujuan terhadap kekasaran

permukaan

Gambar 5.3 dapat dilihat semakin besar bobot yang diberikan pada fungsi

tujuan waktu pemesinan, maka nilai feed per tooth semakin besar pula. Hal ini

terjadi dikarenakan waktu pemesinan berbanding terbalik dengan feed per tooth.

Sedangkan semakin besar bobot yang diberikan pada fungsi tujuan kekasaran

permukaan maka feed per tooth semakin kecil. Hal ini terjadi dikarenakan

kekasaran permukaan berbanding lurus dengan feed per tooth.

Gambar 5.4 dapat dilihat hubungan antara bobot masing-masing fungsi

tujuan dengan waktu pemesinan. Pada saat bobot waktu pemesinan sebesar 0,9

dan bobot kekasaran permukaan sebesar 0,1 menunjukkan waktu pemesinan

sebesar 1,148 detik yaitu pada titik minimum. Begitu pula pada Gambar 5.5, pada

saat bobot kekasaran permukaan sebesar 0,9 dan waktu pemesinan sebesar 0,1

menunjukkan kekasaran permukaan berada pada titik minimum. Hal ini

menunjukkan semakin besar bobot yang diberikan pada fungsi tujuan, maka

semakin minimum pula nilai fungsi tujuan tersebut.

5.5. ANALISIS SENSITIVITAS PADA PROSES PEMOTONGAN

DENGAN MESIN CNC

Analisis sensitivitas dilakukan untuk mengetahui berapa besar perubahan

yang dapat ditolelir sebelum solusi optimal mulai kehilangan optimalisasinya.


commit to user

V-6

Analisis ini dilakukan dengan cara membuat beberapa skenario penyelesaian

masalah utama dengan beberapa pengubahan parameter.

5.5.1 Analisis Parameter Pemotongan

Parameter yang diubah adalah diameter pahat (D). Pada kondisi 1,

diameter pahat dikurangi menjadi 20 mm yaitu setengah dari diameter pahat pada

kondisi awal. Kondis 2 yaitu diameter pahat diperbesar 50% dari kondisi awal

yaitu diameter pahat menjadi 60 mm dan pada kondisi 4, diameter pahat

diperbesar 100 % yaitu sebesar 80 mm. Hasil optimisasi dengan beberapa

perubahan diameter pahat dapat dilihat pada Tabel 5.2.

Tabel 5.1 Hasil optimisasi perubahan diameter pahat

Maks Min Maks Min20 1,4799 1,1746 0,1152 0,0102 0,1703 47,1 1,175 0,11540 3,9474 1,4799 0,0363 0,0051 0,0860 94,2 2,326 0,01560 3,9474 1,6941 0,0185 0,0034 0,0796 141 2,512 0,00880 3,9474 1,8646 0,0114 0,0026 0,0507 188,4 3,947 0,003

Kekasaran Permukaan

(µm)

Waktu Pemesinan (detik)

Kekasaran Permukaan (µm)

Diameter (mm)

Feed Per tooth

(mm/tooth)

Cutting Speed

(mm/menit)

Waktu Pemesinan

(detik)

Pada Tabel 5.2 dapat dilihat bahwa semakin besar diameter pahat yang

digunakan maka besar nilai feed per tooth semakin rendah. Semakin besar

diameter menyebabkan waktu pemesinan semakin besar pula. Hal ini dikarenakan

feed per tooth yang optimal semakin kecil sehingga waktu pemesinannya semakin

besar namun disisi lain hal ini menyebabkan menurunnya kekasaran permukaan.

Perubahan diameter pahat juga berpengaruh pada besar cutting speed, semakin

besar diameter pahat semakin besar pula cutting speed optimal yang dipilih. Saat

diameter pahat dikurangi sebesar 50% dari diameter pahat pada kondisi awal,

cutting speed juga turun sebesar 50% dari kondisi awal maka dapat disimpulkan

bahwa perubahan diameter sangat berpengaruh pada pemilihan feed per tooth dan

cutting speed pada model optimisasi untuk meminimasi kekasaran permukaan dan

waktu pemesinan ini.

5.5.2 Analisis Batasan Pemesinan

Selain dari perubahan parameter pemotongan, analisis sensitivitas dapat

dilakukan dengan melakukan perubahan pada batasan pemesinan. Batasan


commit to user

V-7

pemesinan yang diubah nilainya meliputi maksimum daya mesin dan gaya

pemotongan.

· Daya Mesin

Pada kondisi awal, daya mesin yang digunakan adalah maksimum daya

mesin pada mesin Conceptmill 55 sebesar 0,75 kW. Pada kondisi 1, batasan daya

mesin menggunakan batasan mesin Conceptmill 105 sebesar 1,1 kW. Pada

kondisi 2, batasan daya mesin yang digunakan adalah maksimum daya mesin

Conceptmill 250 sebesar 7 kW. Pada kondisi 3, maksimum daya mesin yang

digunakan adalah maksimum daya mesin pada Conceptmill 450 yaitu sebesar 13

kW. Hasil optimisasi perubahan maksimum daya mesin dapat dilihat pada Tabel

5.3.

Tabel 5.2 Hasil Optimisasi Perubahan Maksimum Daya Mesin

Maks Min Maks Min750 3,9474 1,4799 0,0363 0,0051 0,0860 94,2 2,326 0,0151100 3,9474 0,8881 0,1008 0,0051 0,1163 94,2 1,719 0,0277000 3,9474 0,0753 14,0165 0,0051 0,5668 94,2 0,353 0,638

13000 3,9474 0,0330 73,0397 0,0051 0,9792 94,2 0,204 1,906

Power Maksimum (watt)

Waktu Pemesinan Kekasaran Feed Per tooth

Cutting Speed

Waktu Pemesinan

Kekasaran Permukaan

Pada kondisi awal, maksimum daya mesin yang digunakan adalah sebesar

750 watt dan memperoleh feed per tooth yang optimal sebesar 0,0860 mm/tooth.

Pada saat batasan daya mesin diganti dengan daya mesin sebesar 1100 watt,

rentang waktu pemesinan yaitu rentang antara waktu pemesinan maksimum dan

minimum semakin lebar. Begitu juga rentang kekasaran permukaan yaitu rentang

antara maksimum kekasaran permukaan dan minimum kekasaran permukaan juga

semakin lebar. Feed per tooth yang diperoleh meningkat yaitu sebesar 0,1163

mm/tooth. Perubahan batasan daya mesin berpengaruh pada lebar rentang antara

maksimum dan minimum baik waktu pemesinan maupun kekasaran permukaan.

Semakin besar daya mesin yang digunakan, semakin lebar pula rentang

antara maksimum dan minimum baik waktu pemesinan maupun kekasaran

permukaan. Perubahan maksimum daya mesin juga berpengaruh pada besarnya

feed per tooth. Semakin besar maksimum daya mesin yang digunakan, semakin

pula feed per tooth yang digunakan. Pada Tabel 5.3 dapat dilihat bahwa pada


commit to user

V-8

maksimum daya mesin berapapun, besarnya cutting speed tidak berubah yaitu

94,2 mm/menit. Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa perubahan

maksimum daya mesin mempengaruhi besarnya feed per tooth namun tidak

berpengaruh terhadapa besarnya cutting speed.

· Gaya Pemotongan

Maksimum gaya pemotongan yang digunakan pada kondisi awal yaitu

sebesar 1000 N. Pada kondisi 1, maksimum gaya potong diturunkan menjadi 500

N kemudian pada kondisi 2, maksimum gaya potong dinaikkan menjadi 1500 N

dan kondisi 3 dinaikkan menjadi 2000 N. Hasil optimisasi perubahan maksimum

gaya pemotongan dapat dilihat pada Tabel 5.4.

Tabel 5.3 Hasil Optimisasi Perubahan Maksimum Gaya Pemotongan

Maks Min Maks Min750 3,9474 1,4799 0,0363 0,0051 0,0860 94,2 2,326 0,0151000 3,9474 1,4799 0,0363 0,0051 0,0860 94,2 2,326 0,0151500 3,9474 1,4799 0,0363 0,0051 0,0860 94,2 2,326 0,0152000 3,9474 1,4799 0,0363 0,0051 0,0860 94,2 2,326 0,015

Waktu Pemesinan

Kekasaran Permukaan

Maksimum Gaya Pemotongan (N)

Waktu Pemesinan Kekasaran Feed Per tooth

Cutting Speed

Dari Tabel 5.4, dapat dilihat pada saat batasan gaya potong maksimum

sebesar 750 watt, feed per tooth yang optimal sebesar 0,0860 mm/tooth dan

cutting speed sebesar 94,2 m/menit. Pada saat maksimum gaya potong 1000 N,

1500 N dan 2000 N, feed per tooth yang optimal juga bernilai sama yaitu sebesar

0,0860 mm/tooth dan cutting speed juga bernilai sama yaitu sebesar 94,2 m/menit.

Dari penjelasan tersebut dapat disimpulkan bahwa perubahan maksimum gaya

pemotongan tidak mempengaruhi variabel keputusan pada model ini yaitu feed

per tooth dan cutting speed.


commit to user VI-1

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 KESIMPULAN

Serangkaian pengolahan data dan analisis yang dilakukan pada penelitian ini

dapat disimpulkan, yaitu:

1. Penelitian ini menghasilkan model optimisasi multiobjektif yang dapat

digunakan untuk menentukan parameter pemotongan yang optimal sehingga

dapat meminimumkan waktu pemesinan dan kekasaran permukaan. Waktu

pemesinan dan kekasaran permukaan merupakan dua fungsi tujuan yang

saling trade off. Oleh karena itu pada penelitian ini dikembangkan model

untuk menyeimbangkan dua fungsi tujuan tersebut dengan menggunakan

function transformation.

2. Parameter pemotongan yang optimal untuk feed per tooth sebesar 0,086

mm/tooth dan cutting speed sebesar 94,2 mm/menit dengan waktu pemesinan

sebesar 2,366 detik dan kekasaran permukaan sebesar 0,015 µm. Parameter

pemotongan yang optimal tersebut diperoleh dengan mempertimbangkan

batasan pemesinan yaitu maksimum daya mesin sebesar 0,75 kW, gaya

pemotongan sebesar 1000 N dan kecepatan spindel sebesar 750-1500 rpm.

3. Hasil analisis sensitivitas menunjukkan bahwa perubahan besarnya diameter

pahat yang digunakan berpengaruh terhadap besarnya feed per tooth dan

cutting speed. Perubahan maksimum daya mesin berpengaruh pada besarnya

feed per tooth namun tidak berpengaruh pada besarnya cutting speed.

Perubahan maksimum gaya pemotongan tidak berpengaruh pada besarnya

feed per tooth maupun cutting speed.


commit to user VI-2

6.2 SARAN

1. Model dapat dikembangkan dengan menambah variabel keputusan seperti

depth of cut.

2. Model dapat dikembangkan untuk model optimisasi milling multi-pass.

3. Model dapat dikembangkan dengan mempertimbangkan kekerasan bahan,

rotating tool, persyaratan minimal terjadinya chatter, dan tingkat koefisien

pemotongan.

pengembangan model multi-objective optimization … fileperpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id...

Documents