1Fakultas Teknik Universitas Tama Jagakarsa Jakarta Page 145 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
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.
• 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.
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)
Beberapasifat-sifatdaribatanglurusgranitadalah: a. Tahan aus dan korosi.
1Fakultas Teknik Universitas Tama Jagakarsa Jakarta Page 147 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 yang mempunyaipermukaan 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 s L x h x b (mm) A 300x50x1 0 500x50x1 0 1000x60x1 2 B 300x40x8 500x40x8 1000x50x1 0 Keteranga : Untuktinggidanlebardimensibatangpelurusdiatas dalambatas minimal C. KualitasBatangPelurusBerdasarkanSpesif ikasiseriJIS B7514
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 Kelas A (µm) 3 4 6 Kelas B (µm) 10 14 24 E. Proses Perencanaan
Dalam proses perencanaanini yang
pertama kali ditentukanadalahdimensibatangpelurus yang kemudiandapatditentukanspesifikasi dari batangpelurustersebutsepertipadatabel 3. Sedangkanbahan yang dipergunakanadalahbajaS45C.
Tabel 3. Spesifikasibatangpelurus yang dipilih Standar Dimensi (mm)
ToleransiM 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.
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 getaran-getaranbesar,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.
1Fakultas Teknik Universitas Tama Jagakarsa Jakarta Page 149 E. Data Dan Analisa Kelurusan Batang Pelurus
1. Sisi Uji A
Tabel 1 Data dan analisa hasil pengukuran kelurusan sisi uji A
Jarak (mm) PosisiPengukuran(µm) Rata-Rata (µm) 1 2 3 4 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0 60 -0,005 -0,004 -0,004 -0,004 -0,004 120 -0,012 -0,011 -0,012 -0,010 -0,011 180 -0,020 -0,020 -0,018 -0,015 -0,018 240 -0,027 -0,025 -0,022 -0,019 -0,023 300 -0,032 -0,029 -0,027 -0,021 -0,027 360 -0,036 -0,033 -0,028 -0,024 -0,030 420 -0,039 -0,037 -0,033 -0,028 -0,034 480 -0,041 -0,040 -0,037 -0,031 -0,037 540 -0,041 -0,040 -0,037 -0,031 -0,037 600 -0,041 -0,039 -0,035 -0,026 -0,035 660 -0,037 -0,034 -0,029 -0,020 -0,030 720 -0,034 -0,028 -0,022 -0,013 -0,024 780 -0,027 -0,020 -0,013 -0,003 -0,016 840 -0,019 -0,011 -0,004 0,005 -0,007
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 2 2 1 1 1 B A C By Ax d + + + = d1=
(
)(
) (
)
(
)
2( )
2 1 00001744 , 0 0150752 , 0 037 , 0 540 00001744 , 0 + − − − − − d1= 0,0125072 mm ≈ 0,013 mm d1adalahnilaipenyimpangankelurusan pada batangpelurussisiuji A 2. Sisi Uji B Tabel 2. Data dananalisahasilpengukurankelurusansisi uji. B Jarak (mm) PosisiPengukuran(µm) Rata-rata (µm) 1 2 3 4 0 0 0 0 0 0 60 0,002 0,004 0,004 0,004 0,004 120 0,008 0,010 0,009 0,007 0,009 180 0,014 0,015 0,014 0,012 0,014 240 0,020 0,019 0,020 0,015 0,019 300 0,024 0,022 0,021 0,017 0,021 360 0,027 0,025 0,023 0,020 0,024 420 0,029 0,028 0,024 0,020 0,025 480 0,030 0,029 0,026 0,021 0,027 540 0,031 0,030 0,027 0,022 0,028 600 0,031 0,029 0,027 0,020 0,027 660 0,026 0,024 0,023 0,014 0,022 720 0,019 0,016 0,016 0,007 0,015 780 0,010 0,008 0,007 -0,002 0,006 840 0,004 0,001 0 -0,006 0 Gambar 2. Grafikpengukurankelurusansisiuji B Darihasilpengujianpenyimpanganterbesart erjadi pada titik (540,0,028). Jarak antara titikpenyimpanganterbesardengangarisregresiadala h 2 2 1 1 2 B A C By Ax d + + + = =(
)(
) (
)
(
)
2( )
2 1 0000067 , 0 012986 , 0 028 , 0 540 0000067 , 0 + + − = 0,011396 mm ≈ 0,011 mm KESIMPULAN 1. Darianalisahasilperhitungandidapatkannilaipen yimpangankelurusanyaitu :Grafik Pengukuran Kelurusan Sisi Uji A
y = -2E-05x - 0.0148 -0.04 -0.035 -0.03 -0.025 -0.02 -0.015 -0.01 -0.005 0 0 200 400 600 800 1000 Jarak (mm) P e n y im p a n g a n ( m m )
Grafik Pengukuran Kelurusan Sisi Uji B
y = 7E-06x + 0.0132 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0 200 400 600 800 1000 Jarak (mm) P e n y im p a n g a n ( m m )
- 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.
