Pengembangan Sistem dan Unit Minimum Quantity Lubrication (MQL) untuk Meningkatkan Performa Pahat pada Pemesinan Keras

Abstract

Minimum quantity lubrication (MQL) is a lubrication technique in which lubricant and compressed air are directed to the contact between the tool and the workpiece. Previously, the MQL system worked from the beginning of the tool not experiencing significant wear (early wear) until the end of the machining process where the tool had reached a certain wear limit so it was considered less efficient. Therefore, an MQL system was developed which will be activated based on the evolution of tool wear. The research objective is to develop and test the MQL system and unit according to the needs/manufacturing of hard machining on carbide chisels with AISI 4340 (50 HRC) steel. The research method includes the design and manufacture of the MQL Unit and System Development in a spray chamber on a nozzle that is connected directly by a computer. The test used an uncoated carbide tool DCMT11T304-F2 HX 1 with Fuchs liquid commercial coolant and dry conditions. The test criteria include tool wear (VB), surface roughness (Ra), power (P) and data analysis with Minitab Taguchi. The result is an MQL system that is connected to a sensor, Arduino Uno microcontroller, Infrared (IR) Sensor, Sensor Transmitter Pressure Transducer and Solenoid Valve. The MQL tool works automatically using the Arduino microcontroller. The coolant volume is adjusted according to the needs when cutting takes place using a potentiator. Air pressure can be controlled according to needs using a transmilitary pressure sensor. The results of the readings such as the amount of cooland, air pressure, and cutting power are displayed on the LCD screen and saved to Microsoft Excel using the PLQ Data application, making data storage easier. The results of the performance with Dry cutting conditions with a value of v: 90 m/min, f: 0.1 mm/rev with 0.5 mm get Vb: 234 mm, Ra: 1.181 mm, P: 408.78 watts. On performance with Fuchs with a value of v:120 m/min, f: 01 mm/rev with 0.5 mm get Vb: 297 mm, Ra: 1,619 mm, P: 566 watts. The amount of coolant used at the time of cutting is 30 mL/hour.

Minimum quantity lubrication (MQL) merupakan salah satu teknik lubrikasi dimana lubricant dan udara bertekanan ditembakkan ke kontak antara pahat dan benda kerja. Sebelumnya sistem MQL bekerja dari awal pahat belum mengalami aus yang berarti (aus awal) hingga akhir proses pemesinan dimana pahat telah mencapai batas aus tertentu sehingga dianggap kurang efisien. Oleh sebab itu, dikembangan sistem MQL yang akan di aktivasi berdasarkan evolusi aus pahat. Tujuan penelitian yaitu mengembangkan dan menguji sistem dan unit MQL sesuai dengan kebutuhan/pabrikasi pemesinan keras pada pahat karbida dengan baja AISI 4340 (50 HRC). Metode penelitian meliputi Perancangan dan pembuatan Pengembangan Unit dan Sitem MQL pada ruang spray pada nozel yang terhubung langsung oleh komputer. Pengujian menggunakan pahat uncoated carbide DCMT11T304-F2 HX 1 dengan cairan pendingin komersial cairan Fuchs dan kondisi kering. Kriteria pengujian meliputi Aus pahat (VB), kekasaran permukaan (Ra), Daya (P) dan analisis data dengan Minitab Taguchi. Hasilnya adalah sebuah sistem alat MQL yang dibuat terhubung dengan sensor, mikrokontroler Arduino Uno, Sensor Infrared (IR), Sensor Transmitter Pressure Transducer dan Solenoid Valve. Alat MQL bekerja secara otomatis menggunakan mikrokontrolel arduino. Volume coolant diatur sesuai dengan kebutuhan saat pemotongan berlangsung menggunakan potensio. Tekanan udara dapat dikontrol sesuai dengan kebutuhan menggunkan sensor pressure transmiliter. Hasil dari pembacaan seperti jumlah cooland, tekanan udara, dan daya pemotongan di tampilkan pada layar LCD serta disimpan ke microsoft exel menggunakan aplikasi PLQ data sehingga mempermudah penyimpanan data. Hasil kinerja performa dengan kondisi pemotongan Dry dengan nilai v: 90 m/min, f: 0.1 mm/rev dengan 0.5 mm mendapatkan Vb: 234 mm, Ra: 1,181 mm, P :408,78 watt. Pada performa dengan Fuchs dengan nilai v:120 m/min, f: 01 mm/rev dengan 0.5 mm mendapatkan Vb: 297 mm, Ra: 1.619 mm, P: 566 watt. Jumlah cairan pendingin yang digunakan pada saat pemotongan 30 mL/jam.