PERENCANAAN DAN KALIBRASIBATANGPELURUS BERDASARKANSTANDARJISB7514 Joko Prihartono1, Purwo Subekti2 ABSTRAK Didalam proses pengukuran kelurusan pada mesin perkakas diperlukan suatu standard kelurusan sebagai referensi. Dalam hal ini adalah batang pelurus yang merupakan alat bantupengukuran yang biasa dipakai pada laboratorium metrologi. Dalam perencanaan dan kalibrasi batang pelurus ini mengikuti standard JISB7514, dimana pada standard tersebut dijelaskan spesifikasi dari batang pelurus yang meliputi dimensi, kualitas dan batas toleransi. Dari hasil kalibrasi yang dilakukan pada batang pelurus tersebut memiliki klasifikasi menurut standar JIS B7514 kelas (grade) B. Dengan demikian batang pelurus ini hanya dapat digunakan untuk pengujian mesin perkakas dengan tingkat ketelitian yang tidak tinggi (konvensional). Kata Kunci: Metrologi, Kalibrasi, Batang Pelurus(straight edge), ketelitian, toleransi. ABSTRACT In the measurement process on a machine tool alignment required an alignment as the reference standard. In this case the rod straightener is a measurement tool that is commonly used in metrology laboratories. In planning and the alignment rod calibration followed standard JIS B7514, which is described in the standard specification of the alignment rod which include dimensions, quality and tolerance limits. From the results of the calibration are performed on the alignment rod has a classification according to JIS B7514 standard class (grade) B. Thus the alignment rod can only be used for testing machine tools with high level of accuracy that is not high (conventional). Keywords: Metrology, clibration, straight edge, accuracy, tolerence. PENDAHULUAN A. LatarBelakangMasalah Dalam proses pengukuran biasanya digunakan alat ukur, standar ukur dan alat bantu pengukuran. Salah satunya adalah batang pelurus (straight edge) . Batang pelurus merupakan alat ukur bantu yang berfungsi sebagai standar ukur untuk pemeriksaan kelurusan dan kesejajaran bidang, garis ataupun gerakan komponen mesin perkakas yang dalam interaksinya harus lurus dan sejajar satu dengan yang lain sedemikian rupa sehingga ketelitian bentuk maupun geometri benda kerja yang dihasilkannya masih berada dalam batas toleransi yang direncanakan. B. Permasalahan Mengingat bahwa alat ukur itu dibuat oleh manusia, maka ketidak sempurnaan merupakan ciri utamanya. Meskipun alat ukur itu direncanakan dan dibuat seteliti mungkin, ketidak sempurnaan tidak dapat dihilangkan sama sekali dan hanya dalam batas - batas toleransi tertentu alat ukur di anggap cukup baik (sesuai dengan standar) yang dapat dipergunakan. Batang pelurus (straightedge) yang telah dibuat belum tentu memenuhi keinginan 1 2
Fakultas Teknik Universitas Tama Jagakarsa Jakarta Fakultas Teknik Universitas Pasir Pengaraian Riau
secara geometriknya. Maka penulis mencoba melakukan pengujian geometrik batang pelurus dengan menggunakan alat ukur jenis dial indikator. C. Batasan Masalah Perencanaan dan kalibrasi batang pelurus ini sebagai standar acuan pengukuran kelurusan diperlukan persyaratan yang tidak menyimpang dari standar acuan (reference) yang sudah di bakukan dalam hal ini di ambil standar JIS B7514 dengan batasan - batasan masalah sebagai berikut: • Perencanaanbatangpelurus(straightedge). Bahan : Baja ( S45C ) Dimensi : 840 x 80 x 35 ( mm) • Pengujian. Kelurusan(straightness) LANDASAN TEORI A. Metrologi / Kalibrasi Metrologi adalah teknologi dan kegiatan yang berkaitan dengan pengukuran dimana didalamnya terdapat kegiatan kalibrasi.Definisi pengukuran dalam arti luas adalah membandingkan suatu besaran dengan besaran standar. Besaran standar itu harus :nemenuhi syarat - syarat sebagai berikut: • Dapatdidefinisikansecarafisik. Page 145
• • •
Jelas dan tidak berubah terhadap waktu. Tertelusur ke standar yang lebih tinggi. Dapat digunakan sebagai pembanding dimana saja didunia ini. (Taufiq Rochim,1985) Kemampuan telusur atau ketelusuran standar panjan (traceability for length) tidak terlepas dari kegiatan kalibrasi alat/standar ukur terhadap pembandingnya. Karena dengan melakukan kalibrasi alat/standar ukur akan tertelusur atau dapat berhubungan langsurig dengan standar yang lebih tinggi hingga ke standar nasional dan atau internasional. B. Sifat Umum Alat Ukur Untuk menyatakan sifat alat ukur yang digunakan, beberapa istilah perlu diketahui secara jelas definisinya, sehingga tidak timbul salah penafsiran. Berikut ini adalah beberapa istilah yang sering di gunakan dalam metrologi dan kalibrasi, yaitu: - Resolution - Passivity - Histerysis - Shifting - Floating - Zero stability - Sensitivity C. Kesalahan / Penyimpangan Dalam Proses Pengukuran Pengukuran adalah merupakan proses yang mencakup tiga bagian yaitu benda ukur, alat ukur dan orang. Karena ketidak sempurnaan dari masing-masing bagian ini maka bisa di katakan bahwa tidak ada satu pun pengukuran yang memberikan ketelitian yang absolut. Kesalahan akan selalu ada, yaitu merupakan perbedaan antara hasil pengukuran dengan harga yang di anggap benar. Setiap pengukuran mempunyai ketidak telitian (kesalahan) yang berbeda - beda, tergantung dari kondisi alat ukur, benda ukur, metode pengukuran dan kecakapan si pengukur. Dua istilah yang penting dalam pengukuran yaitu ketelitian dan ketepatan. 1. Ketelitian (accuracy). Adalah persesuaian antara hasil pengukuran dengan harga sebenarnya (dimensi obyek ukur). Dimana harga sebenarnya tidak pernah diketahui secara pasti, yang diketahui hanyalah harga pendekatannya. Perbedaan antara harga yang diukur dengan harga yang di anggap benar disebut kesalahan sistematis. Semakin kecil kesalahannya, maka proses pengukuran di katakan teliti. Page 146
2. Ketepatan (precision, repeatability) . Adalah kemampuan proses pengukuran untuk menunjukan hasil yang sama dari pengukuran yang dilakukan berulang - ulang dan identik. Hasil pengukuran selalu akan terpencar di sekitar harga rata - ratanya. Semakin dekat harga - harga tersebut dengan rata - ratanya, maka proses pengukuran mempunyai ketepatan yang tinggi. Ukuran yang dipakai sebagai pegangan untuk menyatakan ketepatan adalah kesalahan rambang (random error) . Adapun faktor-faktor yang membuat suatu proses pengukuran menjadi tidak teliti dapat berasal dari berbagai sumber yaitu: 1. Alat ukur 2. Benda ukur 3. Posisi pengukuan 4. Si pengukur 5. Lingkungan D. Kelurusan Secara umum pengertian kelurusan mencakup 1. Kelurusan suatu garis dalam dua bidang. 2. Kelurusan komponen. 3. Kelurusan suatu gerakan lurus. Pada pengertian (1) dan (2) yang dimaksud dengan kelurusan adalah bila jarak antara titik pada garis tersebut terhadap dua bidang saling tegak lurus dan paralel terhadap garis itu, lebih kecil dari suatu harga batas tertentu untuk masing-masing bidang tersebut.Sedangkan kelurusan suatu gerak lurus didefinisikan sebagai kesejajaran lintasan suatu titik pada komponen yang :ergerak lurus, relatip terhadap suatu garis referensi yang searah dengan arah gerak komponen itu. E. Jenis Dan Sifat Batang Pelurus 1. Batang Pelurus Granit Batang pelurus granit terbuat dari batu granit. Macam-macambatu granit yang biasadibuatmenjadibatangpelurusadalah: a. Granit hitam(Black Granite) b. Granit kelabu(Grey Granite) c. Granite merahmuda (Pink Granite) d. Diabas(High Grade Hard Granite) Beberapasifatsifatdaribatanglurusgranitadalah: a. Tahan aus dan korosi.
JURNALAPTEK Vol. 6 No. 2 Juni 2014
b. Sangat stabil, karena komposisi butir - butirnya padat, keras dan tidak berlubang. c. Tidak bermagnit. d. Tidak menghantarkan listrik. e. Cepat dan mudah di bersihkan. f. Tidak banyak terpengaruh oleh temperatur. g. Permukaannya tidak menyolok dan menyilaukan. Selain sifat di atas, batu granit mempunyai ketelitian yang lebih tinggi, karena kehalusan permukaan dan kestabilannya.Keuntungan batu granit di bandingkan baja ialah: 1. Tidak Terjadi oksidasi,yang mengakibatkan timbulnya karat 2. Perubahan bentuk yang kecil sekali, di karenakan perubahan temperatur. 3. Bila tergores tidak menimbulkan suatu bekas 4. Kekerasan dan perlawanannya terhadap aus yang tinggi 5. Dapat di kerjakan teliti sekali 6. Anti magnetis 7. Mudah pemeliharaannya. Kekurangan dari batang pelurus granit adalah granit hanya sedikit terpengaruh oleh tempeatur, sehingga granit lambat menyesuiakan temperatur ruangan. 2. Batang Pelurus Baja S45C Batang pelurus ini dibuat dari baja S45C yang merupakan paduan antara baja dan beberapa unsur logam paduan lainnya. Unsur - unsur tersebut adalah karbon (C) 0,50 %, silikon (Si) 0,20 %, mangan (Mn) 0, 70 % nikel (Ni) 5 %. Secara garis besar batang pelurus ini mempunyai sifat sebagai berikut: 1. Tahan aus. 2. Peredam getaran yang baik. 3. Mempunyai struktur yang baik. 4. Bahan relatif berat. 5. Mudah dipindahkan. 6. Dapat dengan mudah menyesuaikan suhu ruangan. Di samping itu terdapat juga beberapa sifat yang merugikan antara lain: 1. Mudah berkarat. 2. Mudah pecah (retak). F. PerananBatangPelurusDalamProses Pengukuran Batangpelurusadalahbatang mempunyaipermukaan yang 1 2
Fakultas Teknik Universitas Tama Jagakarsa Jakarta Fakultas Teknik Universitas Pasir Pengaraian Riau
yang lurus,
bergunasebagaipengukuranketelitiankelurusanbida nglain, memeriksabendakerjaataukarenakelurusannyadipa kaisebagaibidangreferensipadapengukuran (sebagaialatbantudalam proses pengukuran).Walaupunbukansebagaialatukurdalam artisesungguhnya, batangpeluruspentingsekaliperanannyadalampelaks anaansuatupengukuran, karenabanyak proses pengukuranmemerlukanbatangpelurussebagairefer ensi. Beberapacontohpenggunaanbatangpelurusdalampe ngukuran: a. Sebagaipemeriksaketegaklurusan b. Sebagaipenggantidaripendatardanautocolimato runtukmengukurkelurusangaris/ permukaan.
METODEPENELITIAN A. SpesifikasiTeknis Padaperencanaandankalibrasibatangpeluru sinidipergunakanstandar yang telahbakuJIS B7514, dimanadalamstandar standartersebuttelahditentukanspesifikasi spaifikasiteknisdaribatangpelurus. Ketentuan ketentuantersebutdijelaskandalamstandarseriJIS B7514 yang meliputidimensi, kualitasdanbatastoleransidaribatangpelurus. B. Dimensi Batang Pelurus Tabel 1. Dimensi Batang Pelurus Menurut Spesifikasi JIS B7514 Kela L x h x b (mm) s 300x50x1 500x50x1 1000x60x1 A 0 0 2 1000x50x1 B 300x40x8 500x40x8 0 Keteranga : Untuktinggidanlebardimensibatangpelurusdiatas dalambatas minimal C. KualitasBatangPelurusBerdasarkanSpesif ikasiseriJIS B7514
Page 147
Keterangan : L adalah panjang efektif dari batang pelurus dalam satuan mm. D. BatasToleransi Batang Pelurus Tabel 2. BatastoleransibatangpelurusmenurutspesifikasiJ IS B7514 L (mm) 300 500 1000 3 4 6 Kelas A (µm) 10 14 24 Kelas B (µm) E. Proses Perencanaan Dalam proses perencanaanini pertama ditentukanadalahdimensibatangpelurus kemudiandapatditentukanspesifikasi batangpelurustersebutsepertipadatabel Sedangkanbahan dipergunakanadalahbajaS45C.
yang kali yang dari 3. yang
Tabel 3. Spesifikasibatangpelurus yang dipilih ToleransiM Dimensi (mm) Standar aks (µm) L(Eff) L (tot) h b Kelurusan JIS B7514 800 840 80 35 5 (Grade A) Di mana : L (eff) = Panjang effektif L (tot) = Panjang total h = Tinggi b = Lebar DATA DAN ANALISA HASIL PENGUKURAN A. Standar Ukur Dan Alat Bantu Pengukuran Yang Dipergunakan Standar ukur dan alat bantu pengukuran yang dipergunakan dalam kalibrasi ini adalah : 1. Batang pelurus yang akan di ukur kelurusan 2. Batang pelurus referensi dengan panjang 1500 mm dengan tingkat kualitas (grade) 0 3. Meja rata dengan tingkat kualitas (grade) 0 4. Blok ukur presisi (gauge block) dengan tingkat kualitas (grade) 1 5. Dial indikator dengan tingkat ketelitian 1 µm 6. Alat bantu pemegang dial indikator (Height gage) 7. Wash bensin sebagai cairan pembersih 8. Tissu yang dipergunakan untuk membersihkan alat ukur dan alat bantu pengukuran. B. Kondisi Ruangan Laboratorium. Page 148
Kondisi ruang laboratorium dipengaruhi oleh beberapa faktor di antaranya: • Kondisiruanganlaboratoriumharusberadapadas uhu 20± 1°C. • Kelembabanpadaruanganlaboratoriumberkisar antara 50 - 60 %. ] • Jumlahpartikeldebuuntuksetiap adalah 1 - 50 µm max/m . • Ruang kalibrasi harus dihindarkan dari mesin-mesin atau keadaan yang menimbulkan getarangetaranbesar,getaranyang diperbolehkan antara 1 – 30 Hz • Pencahayaandalamruangkalibrasi menggunakanlampuyangmempunyai kekuatan cahaya 100 Lux. C. PersiapanKalibrasi 1. Bersihkan permukaaan meja rata dari kotoran dan debu dengan menggunakan wash bensin. 2. Bersihkan obyek ukur, alat ukur dan alat bantu pengukuran dari kotoran, debu dan lapisan yang melindunginya (oli,vaselin) dengan menggunakan wash bensin. D. Prosedur Kalibrasi Dengan Menggunakan Dial Indikator 1. Tandailah batang pelurus sepanjang 840 mm dengan jarak 60 mm, sehingga akan didapat 15 titik. 2. Letakan batang pelurus yang akan dikalibrasi di atas meja rata dengan ditumpu oleh blok ukur presisi pada kedua ujungnya, kemudian atur jaraknya dengan batang pelurus referensi. 3. Letakan dial indikator bersama pemegangnya di atas batang pelurus referensi. Atur kedudukannnya sehingga sensornya dapat menyentuh permukaan batang pelurus yang akan dikalibrasi dengan baik. 4. Sebelum dilakukan kalibrasi, uji cobalah dengan menggeserkan pemegang dial indikator disepanjang batang pelurus referensi. Amati apakah jarum penunjuk pada dial indikator dapat bergerak dengan baik, jika tidak atur lagi kedudukan sensornya 5. Amati dan catat perubahan yang terjadi pada jarum penunjuk dial indikator untuk setiap titik pengukuran yang telah ditentukan. 6. Jika kalibrasi telah sampai pada posisi akhir, maka geser alat bantu pemegang dial indikator ke posisi awal pengukuran dan catat hasilnya. Hasil tadi merupakan faktor koreksi. JURNALAPTEK Vol. 6 No. 2 Juni 2014
E. Data Dan Analisa Kelurusan Batang Pelurus 1. Sisi Uji A Tabel 1 Data dan analisa hasil pengukuran kelurusan sisi uji A PosisiPengukuran(µm)
Jarak (mm)
1 0,000 -0,005 -0,012 -0,020 -0,027 -0,032 -0,036 -0,039 -0,041 -0,041 -0,041 -0,037 -0,034 -0,027 -0,019
0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840
2 0,000 -0,004 -0,011 -0,020 -0,025 -0,029 -0,033 -0,037 -0,040 -0,040 -0,039 -0,034 -0,028 -0,020 -0,011
3 0,000 -0,004 -0,012 -0,018 -0,022 -0,027 -0,028 -0,033 -0,037 -0,037 -0,035 -0,029 -0,022 -0,013 -0,004
4 0,000 -0,004 -0,010 -0,015 -0,019 -0,021 -0,024 -0,028 -0,031 -0,031 -0,026 -0,020 -0,013 -0,003 0,005
RataRata (µm) 0 -0,004 -0,011 -0,018 -0,023 -0,027 -0,030 -0,034 -0,037 -0,037 -0,035 -0,030 -0,024 -0,016 -0,007
Tabel
2. Data dananalisahasilpengukurankelurusansisi uji. B PosisiPengukuran(µm)
Jarak (mm)
1 0 0,002 0,008 0,014 0,020 0,024 0,027 0,029 0,030 0,031 0,031 0,026 0,019 0,010 0,004
0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840
2 0 0,004 0,010 0,015 0,019 0,022 0,025 0,028 0,029 0,030 0,029 0,024 0,016 0,008 0,001
3 0 0,004 0,009 0,014 0,020 0,021 0,023 0,024 0,026 0,027 0,027 0,023 0,016 0,007 0
4 0 0,004 0,007 0,012 0,015 0,017 0,020 0,020 0,021 0,022 0,020 0,014 0,007 -0,002 -0,006
Rata-rata (µm) 0 0,004 0,009 0,014 0,019 0,021 0,024 0,025 0,027 0,028 0,027 0,022 0,015 0,006 0
Penyimpangan (mm)
Grafik Pengukuran Kelurusan Sisi Uji A 0 -0.005 0
200
400
600
800
1000
-0.01 -0.015 -0.02 -0.025
Penyimpangan (mm)
Grafik Pengukuran Kelurusan Sisi Uji B 0.03 0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 0 0
-0.03 -0.035 -0.04 y = -2E-05x - 0.0148
Gambar 1 Grafik Pengukuran Kelurusan sisi uji A Dari hasil pengujian penyimpangan terbesar terjadi pada titik (540,-0,037). Jarak antara titik penyimpangan terbesar dengan garis regresi adalah
600
d1 =
Ax1 + By1 + C A2 + B 2
=
A2 + B 2
d1=
(− 0,00001744)(540) − (− 0,037) − 0,0150752 (− 0,00001744)2 + (1)2
Fakultas Teknik Universitas Tama Jagakarsa Jakarta Fakultas Teknik Universitas Pasir Pengaraian Riau
1000
Darihasilpengujianpenyimpanganterbesart erjadi pada titik (540,0,028). Jarak antara titikpenyimpanganterbesardengangarisregresiadala h
Ax1 + By1 + C
d1= 0,0125072 mm ≈ 0,013 mm d1adalahnilaipenyimpangankelurusan batangpelurussisiuji A 2. Sisi Uji B
800
y = 7E-06x + 0.0132
Gambar 2. Grafikpengukurankelurusansisiuji B
d2 =
2
400
Jarak (mm) Jarak (mm)
1
200
pada
(0,0000067)(540) − (0,028) + 0,012986 (0,0000067 )2 + (1)2
=
0,011396 mm ≈ 0,011 mm KESIMPULAN 1. Darianalisahasilperhitungandidapatkannilaipen yimpangankelurusanyaitu : Page 149
- Untuk sisi uji A adalah 13 µm - Untuk sisi uji B adalah 11 µm 2. Dari analisa hasil perhitungan diatas, maka batang pelurus tersebut memiliki klasifikasi menurut standar JIS B7514 kelas (grade) B. 3. Dengan demikian batang pelurus ini hanya dapat digunakan untuk pengujian mesin perkakas dengan tingkat ketelitian yang tidak tinggi (konvensional) DAFTAR PUSTAKA Bagiasna, Komang, Dr. Ir, ”Pengantar Pengujian Ketelitian Geometrik Mesin Perkakas”, Laboratorium Metrologi Indsutri, Institut Teknologi Bandung. Beers,
J.S., "Length Scale Measurement Procedures at the National Bureau of Standards," NBSIR 87-3625, 1987.
D.M.
Anthony, Engineering Metrology, Peragamon Press, New York, N.Y. (1986)
Rochim, Taufik, dan Sri Hardjoko, ”Spesifikasi Geometris, Metrologi Industri dan Kontrol Kualitas”, Laboratorium Metrologi Industri, Institut Teknologi Bandung, April 1985.
Page 150
JURNALAPTEK Vol. 6 No. 2 Juni 2014
