BAB III. METODOLOGI PENELITIAN
B. Metode Penelitian
Penelitian ini menggunakan metode eksperimen. Penelitian eksperimen adalah penelitian yang dilakukan dengan mengadakan manipulasi terhadap obyek penelitian serta adanya kontrol. Penelitian eksperimen merupakan penelitian dengan perlakuan (treatment), artinya metode penelitian yang digunakan, untuk mencari pengaruh perlakuan tertentu terhadap yang lain dalam kondisi yang terkendalikan. Metode penelitian eksperimen yang dipakai adalah metode Taguchi. Metode Taguchi adalah salah satu metode yang banyak dipakai dalam
commit to user
eksperimen yang bertujuan untuk memperbaiki kualitas produk dan proses dalam waktu yang bersamaan, sehingga bisa menekan biaya dan sumber daya seminimal mungkin. Metode ini digunakan untuk memberikan formulasi lay out pengujian, mengetahui kondisi optimal dari parameter pemesinan, dan mengetahui pengaruh performansi dari parameter pemesinan terhadap kekasaran permukaan. Langkah-langkah penyusunan metode Taguchi sebagai berikut:
1. Definisi karakteristik kualitas
Karakteristik kualitas yang akan digunakan adalah smaller–the-better. Hal ini karena diinginkan nilai kekasaran permukaan dan keausan pahat yang paling kecil adalah nilai yang paling baik.
2. Pemilihan faktor terkendali & tidak terkendali (noise)
Faktor terkendali adalah faktor yang ditetapkan (atau dapat dikendalikan) selama tahap perancangan. Faktor tidak terkendali (noise) adalah faktor yang tidak dapat dikendalikan. Pada percobaan ini faktor terkendali yang digunakan yaitu:
a. Kecepatan potong b. Kecepatan pemakanan c. Kedalaman pemakan d. Kondisi pemotongan
Faktor tidak terkendali (noise) yang digunakan adalah kekasaran permukaan. 3. Penentuan jumlah level dan nilai level faktor
Eksperimen ini menggunakan tiga level untuk setiap faktor, dengan mengasumsikan setiap level mewakili kondisi minimal (low), sedang (medium) dan maksimal (high). Nilai setiap faktor didasarkan pada rekomendasi pahat, mesin, dan penggunaan di lapangan.
commit to user
30
Tabel 3. Faktor dan Level Percobaan
Parameter Level Hasil Penelitian 1 (Rendah) 2 (Sedang) 3 (Tinggi)
Kecepatan spindel (rpm) 500 1500 2500 - Kekasaran permukaan benda hasil proses Kecepatan pemakanan (mm/rev) 0,07 0,12 0,17 Kedalaman pemakanan (mm) 0,5 1 1,5
Kondisi pemotongan Dry / kering
Minyak
nabati Dromus
4. Perhitungan derajat kebebasan
Perhitungan derajat kebebasan dilakukan untuk menghitung jumlah minimum percobaan yang harus dilakukan untuk menyelidiki faktor yang diamati.
Tabel 4. Derajat kebebasan
Faktor Interaksi Derajat Kebebasan (DoF) Jumlah Derajat Kebebasan Faktor (A) 3-1 2 Faktor (B) 3-1 2 Faktor (C) 3-1 2 Faktor (D) 3-1 2 Total DoF 8
5. Pemilihan matriks orthogonal (orthogonal array)
Matriks orthogonal adalah suatu matrik yang elemen–elemennya disusun menurut baris dan kolom. Kolom merupakan faktor yang dapat diubah dalam eksperimen. Baris merupakan kombinasi level dari faktor dalam eksperimen. Penelitian ini menggunakan 3 level percobaan dan terdiri dari 4 faktor, sehingga dapat dipilih matriks orthogonal L9(34).
commit to user
Tabel 5. Orthogonal Array L9(34)
Eksperimen
Faktor Spindle
Speed
Feed
Rate Depth of Cut
Cutting Condition 1. 1 1 1 1 2. 1 2 2 2 3. 1 3 3 3 4. 2 1 2 3 5. 2 2 3 1 6. 2 3 1 2 7. 3 1 3 2 8. 3 2 1 3 9. 3 3 2 1
Untuk mengurangi error yang terjadi, setiap pengujian dilakukan replikasi sebanyak tiga kali, sehingga jumlah spesimen yang dilakukan pengujian sebanyak 27 buah. Selain mengurangi error tujuan dari replikasi yang dilakukan adalah agar nilai yang diperoleh diharapkan mendekati nilai sebenarnya dari kekasaran permukaan yang terjadi.
6. Pelaksanaan eksperimen
Eksperimen dilakukan pada mesin CNC Milling type ZK 7040 dengan kontrol SIEMENS SINUMERIK 802S dengan pisau insert XOMT 060204 TT9030, produksi TAEGUTEC satu mata sayat dengan diameter 12 mm. Langkah-langkah eksperimen sebagai berikut:
1) Uji komposisi dan uji kekerasan material baja ST 40.
2) Pengerjaan material benda uji berbentuk balok dengan ukuran panjang = 85 mm, lebar = 45 mm, tinggi = 45 mm. Langkah-langkah proses pengerjaan material benda uji sebagai berikut: a) Menghidupkan mesin CNC Milling ZK 7040
commit to user
32
b) Mempersiapkan yang diperlukan untuk pengerjaan pemesinan c) Memasang benda uji pada ragum dengan tepat dan pisau frais d) Memulai proses pengerjaan pembuatan benda uji
3) Melaksanakan syarat-syarat mesin CNC bekerja, yaitu: a) Mesin menyala (switch on)
b) Mencapai titik acuan (reference point) c) Pergeseran titik nol (zero offset) d) Penetapan data pahat (tool data)
e) Memasukkan data mesin (machine data)
f) Memasukkan program CNC (part programming)
4) Memasang benda uji pada ragum, kemudian dimulai proses pemesinan dengan memasukkan program yang telah dibuat sebelumnya.
Perintah pemograman CNC sebagai berikut: G54 G158 X0 Y0 Z10 G91 G95 M03 S(…) T1D1 N01 G00 X5 Y0 Z10 N02 G00 X8 Y-7 Z10 N03 G01 Z-1 F(…) N04 G01 Y92 N05 G00 Z-1 N06 G00 X22 Y-7 N07 G01 X22 Y92 N08 G00 Z-1 N09 …. N…dst. N11 G00 X0 Y0 Z10 N12 G00 X-10 Y-10 Z10 M05 G500 M30
Keterangan: (…) menunjukkan variabel yang akan diuji sesuai level pada desain eksperimen.
Hasil benda kerja yang akan diuji tingkat kekasarannya ditunjukan pada gambar 6.
commit to user
Gambar 6. Benda Hasil Pengerjaan 5) Pelaksanan uji kekasaran
Setiap spesimen yang telah mendapat perlakuan yang berbeda-beda, diuji dengan menggunakan surface roughness tester Surfcoder SE-1700 Series, sehingga didapat data yang diinginkan dalam penelitian ini. Dalam persiapan pengukuran kekasaran permukaan, alat ukur kekasaran permukaan dipersiapkan dan disetting terlebih dahulu sesuai dengan keperluan. Benda kerja yang telah diproses kemudian dipersiapkan untuk dilakukan pengukuran.
7. Pengumpulan dan pengolahan data
Metode pengumpulan data yang digunakan adalah metode observasi. Observasi sebagai teknik pengumpulan data mempunyai ciri yang spesifik bila dibandingkan dengan teknik yang lain. Teknik pengumpulan data dengan cara observasi digunakan pada penelitian ini, karena berkenaan dengan proses kerja.
8. Analisis data
Analisis data pada penelitian ini menggunakan sebuah software yang bernama Qualitek-4. Analisis data dilakukan dalam suatu lay out tertentu yang sesuai dengan desain dan percobaan yang dipilih. Selain itu dilakukan penghitungan dan penyajian data, dan teknik yang digunakan dalam analisis data adalah teknik statistik deskriptif, yaitu teknik analisis data yang di dalamnya berisi interpretasi hasil penelitian dalam bentuk tabel, grafik, dan
commit to user
34
diagram. Qualitek merupakan perangkat lunak yang digunakan untuk menganalisis data pada penelitian dengan metode Taguchi. Menurut... Langkah-langkah penggunaan software Qualitek:
1. Membuat dokumen baru untuk L-9 (3^4), dengan cara klik File New, kemudian pilih ortogonal aray L-9 (3^4). Gambar 8 menunjukkan pemilihan orthogonal array L-9 (3^4) pada software Qualitek-4.
commit to user
2. Mengisi data inner array dan result dengan cara mengklik edit factor & level. Gambar 8 menunjukkan pengisian data inner array dan result pada software Qualitek-4.
Gambar 8. Data Inner Array dan Result
3. Mengisi data faktor dan Level seperti ditunjukkan pada Gambar 9, kemudian menekan perintah OK.
Gambar 9. Data Faktor dan Level
4. Menekan perintah OK pada layar maka akan keluar perintah berikutnya untuk memilih karakteristik kualitas, pilihlah “The smaller the better”.
commit to user
36
Gambar 10. Pemilihan Karakteristik Kualitas
5. Mengisi data hasil pengukuran kekasaran permukaan dengan cara klik edit result. Gambar 11 menunjukkan pengisian hasil pengukuran kekasaran permukaan pada software Qualitek-4.
Gambar 11. Pengisian Hasil Pengukuran Kekasaran Permukaan
6. Menekan perintah analysis untuk memulai penghitungan data, dengan cara klik analysis S/N analysis, seperti ditunjukkan pada Gambar 12 berikut.
commit to user
Gambar 12. Analisis Perhitungan Data
7. Analisis tersebut akan menghasilkan data rasio S/N seperti pada Gambar 13 berikut.
Gambar 13. Data Rasio S/N
8. Menekan perintah OK untuk melanjutkan analisis respon rata-rata kekasaran permukaan. Gambar 14 menunjukkan analisis respon rata-rata kekasaran permukaan pada software Qualitek-4.
commit to user
38
Gambar 14. Analisis Respon Rata-Rata Kekasaran Permukaan
9. Menekan perintah OK untuk menlanjutkan analisis ANAVA Rasio S/N. Gambar 15 menunjukkan ANAVA rasio S/N menggunakan software Qualitek-4.
Gambar 15. ANAVA Rasio S/N
10.Menekan perintah OK untuk mengetahui kondisi optimum masing-masing faktor. Gambar 16 menunjukkan penghitungan kondisi optimum masing-masing faktor pada software Qualitek-4.
commit to user
9. Eksperimen konfirmasi
Eksperimen konfirmasi dilakukan untuk membandingkan hasil prediksi metode Taguchi dengan hasil yang diperoleh dari pengujian sebenarnya. Pengujian eksperimen konfirmasi dilakukan dengan menggunakan kombinasi optimum parameter pemesinan.
10. Interpretasi hasil
Interpretasi hasil merupakan langkah yang dilakukan setelah percobaan dan analisis telah dilakukan. Dalam bagian ini diperlihatkan data hasil penelitian yang telah dilakukan pengolahan data sebelumnya, sehingga bisa ditarik kesimpulan setelah dilakukan pembandingan dengan teori yang ada.
C. Populasi dan Sampel