STUDI KEMAMPUAN DAN KEANDALAN MESIN FREIS C2TY MELALUI PENGUJIAN KARAKTERISTIK STATIK MENURUT STANDAR ISO 1710 Julian Alfijar 1 ), Purnomo 2 ) Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kelayakan operasional suatu mesin perkakas melalui pengujian karakteristik geometri static berdasarkan standar ISO 1701, dengan mengambil studi kasus pada mesin freis C2TY milik laboratorium Teknik Mesin FT. UNIMUS. Pengujian meliputi penyelarasan meja kerja, kelurusan gerak vertikal lutut, ketegaklurusan meja kerja terhadap kolom pembimbing, ketegaklurusan meja kerja terhadap gerak vertikal sumbu utama serta pengujian kedataran permukaan meja kerja. Nilai penyimpangan hasil pengujian di atas dibandingkan dengan nilai penyimpangan ijin menurut standart ISO 1710. Hasil pengujian menunjukkan bahwa besarnya nilai penyimpangan dari mesin freis tersebut 80% masih sesuai dengan standart ISO 1710 sehingga mesin masih layak digunakan.
Kata kunci : Karakteristik Statik, Penyimpangan, Standart ISO PENDAHULUAN Mesin Freis merupakan penghasil sebagian besar produk industri logam yang mempergunakan proses-proses pengerjaan tertentu. Karena mesin ini dipergunakan untuk membuat produk, maka ketelitian produk yang dibuat sangat tergantung pada kondisi kerja mesin itu. Banyak factor yang mempengaruhi ketelitian produk tersebut. Salah satu factor yang berpengaruh adalah ketelitian mesin perkakas yang meliputi ; ketelitian permukaan referensi, ketelitian gerak linier, ketelitiuan gerak spindle dan ketelitian perpindahan. Mesin freis ya ng telah dipakai dalam jangka waktu tertentu mengalami keausan pada berbagai komponennya sehingga menyebabkan terjadinya penyimpangan terhadap ketelitian semula. Besarnya penyimpangan itu tidak boleh melewati batas yang diijinkan. Besarnya penyimpangan yang terjadi dapat diketahui dari hasil pengujian ketelitian geometri. Untuk mesin perkakas yang telah mengalami rekondisi ( rehabilitasi ) maka data pengujian geometric dapat pula dijadikan ukuran keberhasilan usaha rehabilitasi tersebut. Untuk mengetahui besarnya penyimpangan terhadap ketelitian semula perlu dilakukan pengujian. Pengujian awal yang harus dilakukan yaitu pengujian geometri secara static, yaitu pengukuran ketelitian geometri suatu mesin yang dilakukan dalam keadaan diam (tak bekerja) dan tak dibebani. Pengukuran dilakukan terhadap dimensi geometri berbagai elemen perkakas dan hubungan gerak relatifnya satu terhadap yang lain seperti kelurusan gerakan carriage relatif terhadap tail-stock, kelurusan carriage terhadap head spindle dan lain- lain. TINJAUAN PUSTAKA Benda kerja yang dihasilkan oleh proses pemotongan memiliki kualitas tertentu dan bisa diketahui arti ketelitian dimensi, ketelitian bentuk serta kekasaran permukaan benda kerja yang bersangkutan. Salah satu factor yang mempengaruhi kualitas benda kerja adalah kualitas mesin perkakas yang digunakan dalam proses pemotongan benda kerja itu. Komponen mesin dirancang dengan sebaik mungkin dengan memperhatikan aspek fungsi, keterbuatan, keterawatan dan keandalan. Dalam proses pembuatannya maka bahan mentah akan mengalami perubahan fisik dan geometri berupa komponen mesin yang siap dirakit. 1 2
) Staf Pengajar Jurusan Mesin UNIMUS ) Staf Pengajar Jurusan Mesin UNIMUS Traksi. Vol. 3. No. 2, Desember 2005
1
Hubungan antara karakteristik geometri dan karakteristik fungsional suatu komponen sangat penting, tanpa mengurangi pentingnya aspek material komponen mesin boleh dikatakan bercirikan karakteristik geometri yang teliti dan utama. Kualitas benda kerja dapat diperoleh dengan mengetahui ketelitian dari produk yang dihasilkan oleh mesin perkakas dengan cara mengukur atau membandingkan terhadap parameter-parameter yang mencadi acuannya seperti ; bagaimana mengetahui ketelitian bentuk, ukuran, kekasaran permukaan dan gelombang permukaan. Sebagai contoh adalah apabila ketidak sejajaran antara meja kerja terhadap gerak pindahnya pada mesin freis, akan mengakibatkan adanya penyimpangan pada ukuran benda kerja dari yang kita inginkan. Untuk mengetahui sejauh mana ketelitian yang dimiliki oleh mesin, maka perlu dilakukan suatu pengujian pada mesin tersebut. Mesin perkakas dalam pemakaiannya harus memenuhi persaratan sebaga i berikut : • Dalam batas-batas tertentu, ketelitian bentuk, ketelitian ukuran dan kehalusan permukaan benda kerja dapat dibuat dengan konsisten dan sedapat mungkin bebas dari keahlian operator. • Kecepatan potong (cutting speed) da kecepatan pembentukan geram yang mampu dikerjakan oleh mesin perkakas, baik dari benda kerja maupun pahat. Jadi harus menjamin produktifitas yang tinggi. • Untuk menghadapi persaingan dalam operasi pemakaian, maka mesin harus menunjukkan efisiensi yang tinggi baik secara teknik maupun ekonomis. Untuk mengetahui ketelitian geometri suatu mesin maka dilakukan pengujian dengan mengacu pada standar yang baku. Pengembangan prosedur pengujian ini sebenarnya telah dirintis oleh G. Schlessinger dalam usahanya membuat standar kelaikan (acceptance standard) untuk mesin perkakas. Pada dasarnya pengujian karakteristik geometri mesin perkakas ini mempunyai tujuan untuk mengetahui kemampuan dan keandalan dari mesin perkakas itu sendiri. Dari hasil pengujian yang dilakukan dapat ditarik kesimpulan apakah mesin yang bersangkutan masih layak pakai atau tidak. Hal ini berguna untuk : § Tes kelaikan ( acceptance test ) Pengujian ini dilakukan di tempat mesin itu dibuat. Hasil pengujian harus berada dalam batas-batas penyimpangan yang diijinkan sesuai dengan kualitas mesin tersebut dan data ini dituliskan dalam lembar uji (chart test ) yang disertakan pada mesin yang bersangkutan. Dengan demikian kemungkinan konsumen dirugikan karena ketidak beresan pada mesin yang mereka beli dapat ditekan seminimal mungkin. § Kegiatan pemeliharaan (maintenance ) mesin. Dengan dilakukan pengujian, pemakai mesin dapat mengambil tindakan-tindakan lebih lanjut terhadap mesin yang bersangkutan. § Evaluasi hasil rekondisi (rehabilitasi ) mesin Data hasil pengujian karaktreristik geome tri dapat dijadikan acuan keberhasilan usaha rehabilitasi dan dapat dijadikan pula sebagai pedoman bagi usaha rehabilitasi tersebut dan data yang diperoleh menunjukkan tindakan-tindakan yang dicapai untuk memperbaiki kualitas mesin. METODE PENELITIAN 1. Penyelarasan Meja Kerja Alat Bantu Spirit level yang diletakkan dalam arah transversal maupun longitudinal diperikasa apakah sudah menunjukkan bahwa meja kerja berada pada posisi seimbang
Traksi. Vol. 3. No. 2, Desember 2005
2
2.
3.
4.
5.
(datar) yang dapat diketahui dengan melihat gelembung udaranya, jika gelembung pada spirit level sudah berada pada posisi tengah skala berarti meja sudah dalam posisi datar. Kelurusan gerak vertical lutut Alat Bantu yang digunakan dalam pengujian ini adalah jam ukur(dial gage), penyangga magnetic dan penyiku. Penyiku diletakkan pada bagian tengah meja kerja, penyangga magnetic diletakkan pada bagian mesin yang tidak bergerak dan kuat sehingga tidak mudah bergerak sedangkan ujung sensor jam ukur ditempelkan tegak lurus pada penyiku dan dipilih bagian yang memungkinkan gerakan vertical sepanjang penyiku. Ketegaklurusan permukaan meja kerja terhadap Kolom pembimbing Pengujian dilakukan dalam dua arah, yaitu pengujian dalam arah vertical simetri dengan mesin serta pengujian pada bidang lurus terhadap bidang vertical simetrik mesin Ketegaklurusan permukaan meja kerja terhadap gerak vertical spindle utama Pengujian ketegak lurusan meja terhadap gerak vertical spindle utama terdiri dari dua jenis pengujian : a. Pengujian pada arah vertical simetri dengan mesin, penyimpangan maksimum yang diijinkan 0,025/ 300 mm. b. Pengujian pada bidang tegak lurus terhadap bidang vertical simetri mesin, penyimpangan maksimum yang diijinkan 0,025/300 mm.. Kedataran Permukaan Meja Kerja Dalam pengujian ini penyimpangan maksimum yang diijinkan menurut ISO 1701 adalah 0,025 mm untuk panjang lintasan pengujian 300 mm. Alat Bantu yang digunakan adalah pendatar ( spirit level), batang sisi lurus (straight edge), dan gauge block (kalibrator alat ukur panjang ).
HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Penyelarasan Meja Kerja a. Penyelarasan Dalam Arah Longitudinal Penyelarasan Dalam Arah Longitudinal menunjukkan pembacaan pada bagian kiri spirit level pada angka angka 2 sedangkan pada bagian kanan spirit level menunjukkan angka 0. Spirit level yang digunakan untuk pengujian ini mempunyai ketelitian penyimpangan sebesar 0,02 mm/1000 mm per divisi. Jadi penyimpangan yang terjadi pada proses penyelarasan meja kerja mesin ini adalah rata-rata 1 divisi yang artinya untuk pengukuran sejauh 1000 mm meja ini mempunyai penyimpangan 0,02 mm (slop kemiringan garis). b. Penyelarasan Dalam Arah Transfersal Penyelarasan dalam arah transfersal menunjukkan pembacaan pada bagian kiri spirit level pada angka –1 sedangkan pada bagian kanan menunjukkan angka +1 sehingga penyimpangan yang terjadi pada meja kerja mesin freis yang bersangkutan dalam arah ini bisa dikatakan tidak ada (datar) karena zat cair yang berada pada spirit level berada tepat di tengah-tengah. Batas penyimpangan/toleransi yang diijinkan untuk penyelaras meja kerja dalam arah transfersal adalah 0,04 mm per 1000 mm. Jadi meja kerja masih dalam batas yang diijinkan. 2. Pengujian Kelurusan Gerak Vertikal Lutut. Penyimpangan yang diijinkan adalah 0,025 mm untuk pengujian sejauh lintasan 300 mm. Data hasil pengujiannya adalah sebagai berikut :
Traksi. Vol. 3. No. 2, Desember 2005
3
Tanda minus pada tabel menunjukkan bahwa pada saat dilakukan pengujian daerah yang bersangkutan lebih jauh ke alat ukur (dial gage) dibandingkan titik awal (titik nol ) dan begitu juga sebaliknya. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dalam gambar berikut :
a
b
Gambar1. Pengukuran penyimpangan kedataran Pada saat dial gage pada posisi a yang dianggap sebagai titik awal pengukuran posisi jarum diset pada titik nol, setelah dial gauge dipakai untuk mengukur bagian b maka dial gauge akan menunjukkan angka negatif hal ini menunjukkan bahwa permukaan benda kerja yang diukur semakin menjauhi dial gauge, begitu juga sebaliknya. Tabel 1. Hasil pengujian kelurusan gerak vertical lutut pada arah vertical simetri dengan mesin Posisi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Jarak (mm) 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300
Naik 0,00 -2,00 -4,00 -4,50 -5,50 -5,00 -5,00 -3,00 -1,50 0,00 2,00 4,00 5,00
Penyimpangan x 0,01 mm Turun Rata-rata 0,00 0,00 -1,00 -1,50 -3,50 -3,75 -4,00 -4,25 -5,00 -5,25 -6,00 -5,50 -7,00 -6,00 -4,00 -3,50 -2,00 -1,75 -1,00 -0,50 0,00 1,00 2,00 3,00 5,00 5,00
Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa penyimpangan yang terjadi untuk pengujian kelurusan gerak lutut dalam arah tegak lurus vertical simetri dengan mesin adalah sebesar 0,05 mm untuk pengujian sejauh 300 mm sedangkan penyimpangan maksimum yang diijinkan menurut ISO 0,025. Jadi penyimpangan yang terjadi sudah melebihi batas yang diijinkan. Pengujian kelurusan gerak vertical lutut baik dalam arah vertical simetri dengan mesin dan dalam arah bidang tegak lurus terhadap bidang vertical simetri mesin menunjukkan penyimpangan yang sudah melebihi batas yang diijinkan hal ini kemungkinan disebabkan oleh : § Jarak yang yang terlalu jauh antara bidang referensi pada mesin dengan bidang luncur pada meja. § Keausan pasak luncur. § Keausan pada bidang luncur baik bidang luncur referensi pada mesin maupun meja kerja sehingga menjadi tidak rata dan menyebabkan ketidak samaan gerak meja. § Adanya kesalahan dalam proses pengukuran Traksi. Vol. 3. No. 2, Desember 2005
4
3. Pengujian Ketegaklurusan Meja Kerja Terhadap Kolom Pembimbing. Pengujian ini menggunakan prinsip elemen ketiga atau alat bantu referensi yaitu batang penyiku sehingga pada pengolahan data perlu untuk melakukan koreksi terhadap kesalahan sistematik. Penyimpangan yang diijinkan untuk pengujian ini adalah 0,025 mm per 300 mm, data yang didapat dalam pengujian ini sebagaimana diperlihatkan pada tabel 2 dibawah. Dari data hasil pengujian maka dapat diketahui bahwa besarnya penyimpangan yang terjadi adalah 0,012 untuk pengujian sepanjang 300 mm sedangkan penyimpangan yang diijinkan adalah 0,025 mm per 300 mm. Jadi penyimpangan yang terjadi masih dalam batas yang diijinkan oleh ISO. Tabel 2. Hasil pengujian ketegaklurusan Meja kerja terhadap kolom pembimbing pada arah vertical simetri dengan mesin. Posisi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Jarak (mm) 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300
Naik 0,00 -1,00 0,00 -1,00 0,00 0,50 0,50 0,50 0,00 0,00 -1,00 1,00 -1,00
Penyimpangan x 0,01 mm Turun 0,00 0,00 -1,00 -2,00 -2,00 -2,50 -2,00 -2,00 -2,00 -1,00 0,00 1,50 -1,00
Rata-rata 0,00 -0,50 -0,50 -1,50 -1,00 -1,00 -0,75 -0,75 -1,00 -0,50 -0,50 1,25 -1,00
4. Pengujian Ketegaklurusan Meja Kerja Terhadap Gerak Vertikal Sumbu Utama. Penyimpangan maksimum yang diijinkan untuk pengujian ini adalah § Untuk pengujian dalam arah vertical simetri dengan mesin penyimpangan maksimum yang diijinkan adalah 0,025 mm untuk pengujian sepanjang lintasan 300 mm. § Untuk pengujian dalam arah tegak lurus terhadap bidang vertical simetri mesin maka penyimpangan maksimum yang diijinkan adalah 0,025 mm/300 mm. Tabel 3. Hasil pengujian ketegaklurusan Meja kerja terhadap gerak vertical spindle utama. Posisi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Jarak (mm) 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300
Naik 0,00 -1,00 -1,50 -1,00 -2,00 -2,50 -2,00 -2,00 -2,00 -2,00 -2,00 -1,00 0,00
Penyimpangan x 0,01 mm Turun 0,00 0,00 -1,00 -1,00 -2,00 -2,00 -2,00 -1,50 -1,00 -1,00 -0,50 0,00 1,00
Traksi. Vol. 3. No. 2, Desember 2005
Rata-rata 0,00 -0,50 -1,25 -1,00 -2,00 -2,25 -2,00 -1,75 -1,50 -1,50 -1,25 0,50 0,50
5
Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa penyimpangan maksimum yang terjadi adalah 0,023 mm sedangkan menurut standar ISO penyimpangan maksimum yang diijinkan adalah 0,025 sehingga penyimpangan yang terjadi masih dalam batas yang diijinkan. 5. Pengujian Kedataran Permukaan Meja Kerja Dalam pengujian ini penyimpangan maksimum yang masih diijinkan menurut ISO 1701 adalah 0,05 mm untuk panjang lintasan pengujian 300 mm. Data hasil pengujian ini adalah sebagai berikut : Tabel 4. Hasil pengujian Kedataran permukaan meja kerja. Posisi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Jarak (mm) 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225
Naik 0,00 0,00 0,00 -1,00 -1,00 -1,00 -1,50 -1,00 0,00 0,00
Penyimpangan x 0,01 mm Turun 0,00 -1,00 -1,00 -2,00 -2,00 -2,00 -2,00 -2,00 -1,50 0,00
Rata-rata 0,00 -0,50 -0,50 -1,50 -1,50 -1,50 -1,75 -1,50 -0,75 0,00
Dari tabel di atas terlihat besarnya penyimpangan maksimum yang terjadi adalah 0,017 masih dalam batas yang dapat ditoleransi menurut standar ISO 1701.
KESIMPULAN Hasil pengujian menunjukkan bahwa penyelarasan meja kerja, ketegaklurusan meja kerja terhadap kolom pembimbing, ketegaklurusan meja kerja terhadap gerak vertikal sumbu utama serta pengujian kedataran permukaan meja penyimpangan yang terjadi masih dalam batas yang diijinkan menurut standar ISO 1710. sedangkan penyimpangan pada kelurusan gerak vertikal lutut sudah melebihi dari batas yang diijinkan menurut standart ISO 1710. Dari hasil kelima jenis pengujian yang dilakukan di atas maka disimpulkan bahwa mesin freis C2TY yang berada di laboratorium Proses Produksi FT. UNIMUS masih layak digunakan.
DAFTAR PUSTAKA 1. Bagiasna, Komang, 1999, Pengetesan Kondisi dan Ketelitian Mesin Perkakas , Bandung : ITB. 2. Doebelin, Ernest O, 1993, Measurement System Aplication and Design, 2nd edition, New York, McGraw-Hill Company. 3. Feirer, John., Machine Tool Metal Working Principles and Practice, 2nd edition , McGraw-Hill Company. 4. International Standard Organization, 1987, Standard Hand Book 5, 2nd edition, ISBN 92-67-101334, Switzerland,. 5. Robert, Artur D, Lapidge, 1977, Manufacturing Processes, McGraw-Hill Book Company.
Traksi. Vol. 3. No. 2, Desember 2005
6
