KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang atas rahmat Nya maka penulis dapat menyelesaikan penyusunan makalah yang berjudul “Pemgukuran Kebulatan ”. Penulisan makalah adalah merupakan salah satu tugas dan persyaratan untuk persentasi mata kuliah Metrologi Industri. Dalam penulisan makalah ini penulis merasa masih banyak kekurangankekurangan baik pada teknis penulisan maupun materi, mengingat akan kemampuan yang dimiliki penulis. Untuk itu kritik dan saran dari semua pihak sangat penulis harapkan demi penyempurnaan pembuatan makalah ini. Dalam penulisan makalah ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tak terhingga kepada pihak-pihak yang membantu dalam menyelesaikan makalah ini.
Pekanbaru, November 2011
Penulis
i
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR................................................................... PENGANTAR................................................................................................................ ............................................. i DAFTAR ISI .................................................................... ........................................................................................................................... ....................................................... ii DAFTAR GAMBAR.................................................................... ............................................................................................................... ........................................... iii PENGUKURAN PENGUKURAN KEBULATAN KEBULATAN ................................................................................................. ................................................................................................. 1 A. Pengertian...................................................................... .................................................................................................................. ............................................ 1 B. Persyaratan Persyaratan Pengukuran Pengukuran Kebulatan............................................................... .......................................................................... ........... 4 C. Alat Ukur Kebulatan .................................................................. ................................................................................................... ................................. 6 D. Komponen Komponen Utama Alat Ukur Kebulatan .................................................................... .................................................................... 8 E. Makna Grafik dan Parameter Parameter Kebulatan......................................................... .................................................................. ......... 10 DAFTAR PUSTAKA ................................................................... ............................................................................................................. .......................................... 12
ii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Simbol Pengukuran kebulatan................................................................... ........................................................................... ........ 2 Gambar 2. Contoh Aplikasi Simbol Kebulatan Dalam Gambar Teknik ............................. 2 Gambar 3. Kesalahan Pengukuran Kebulatan Pada Mikrometer ........................................ 4 Gambar 4. Alat Ukur Kebulatan Jenis Sensor Putar ........................................................... 7 Gambar 5. Alat Ukur Kebulatan Jenis Meja Putar .............................................................. 7 Gambar 6. Prinsip Pengubah Isyarat Sensor ............................................................ ....................................................................... ........... 9 Gambar 7. Lingkaran Referensi ........................................................................................ ........................................................................................ 12
iii
PENGUKURAN KEBULATAN
A. Pengertian
Pengukuran kebulatan merupakan pengukuran yang ditujukan untuk memeriksa kebulatan suatu benda, atau dengan kata lain untuk mengetahui apakah suatu benda benar-benar bulat atau tidak, jika dilihat secara teliti dengan menggunakan alat ukur. Pengukuran kebulatan merupakan salah satu dari tipe pengukuran yang tidak berfungsi menurut garis. Kebulatan dan diameter adalah dua karakter geometris yang berbeda, meskipun demikian keduanya saling berkaitan. Ketidakbulatan akan mempengaruhi hasil pengukuran diameter, sebaliknya pengukuran diameter tidak selalu akan menunjukkan ketidakbulatan.
Sebuah benda yang berbentuk silinder pada dasarnya dalam setiap tempat punya perbedaan jari-jari. Dengan menggunakan alat ukur dial indicator pada benda ukur poros hasil proses bubut/plat bubut, serta alat bantu V Block dan dial stand s tand kita dapat melakukan pengukuran kebulatan untuk memeriksa kebulatan benda tersebut. Dial indicator dapat digunakan untuk mengukur perubahan ketinggian pada permukaan suatu benda. Jadi dapat diketahui benda tersebut memiliki permukaan yang rata atau tidak. Dengan memanfaatkan prinsip yang sama, sebuah bendayang berbentuk silinder dapat diperiksa kebulatannya. Dengan menetapkan suatu titik pada sisi silinder sebagai acuan (titik nol) kemudian melakukan pengukuran terhadap titik lain dapat diketahui apakah terjadi pelekukan atau penggundukan yang mempengaruhi kebukatan benda tersebut dan seberapa besar nilainya.
1
Gambar 1 . Simbol Pengukuran kebulatan
Adapun contoh penggunaan simbol pada gambar :
Gambar 2. Contoh Aplikasi Simbol Kebulatan Dalam Gambar Teknik
O
b/c
O
e/f
d
Keterangan: O b c d e f
= = = = = =
Simbol toleransi dari karakter produk produk (O) = kebulatan Tolernsi yang diperbolehkan Panjang bahan yang terkena toleransi Benda / posisi acuan Toleransi umum Toleransi khusus ( hanya untuk bagian tertentu )
Dalam mesin-mesin atau peralatan teknis, banyak sekali ditemukan komponen-komponen yang mempunyai penampang bulat, baik berupa
2
poros, bantalan, roda gigi dengan dimensi kecil seperti halnya pada jam tangan sampai dengan komponen yang berdimensi besar. Komponen dengan kebulatan ideal amat sulit dibuat, dengan demikian kita harus mentolerir adanya ketidak bulatan dalam batas-batas titik sesuai dengan tujuan atau fungsi dari komponen itu. Kebulatan mempunyai peranan penting dalam hal :
Membagi beban sama rata
Menentukan umur komponen
Menentukan kondisi suaian
Menentukan ketelitian putaran
Mempelancar pelumasan
Saat
kebulatan
dibicarakan,
selain
penyebab
dan
cara
penanggulangan ketidakbulatan, pasti akan mengait dengan cara mengukur kebulatan dan bagaimana cara menyatakan harga ketidakbulatan, karena sampai saat ini ada beberapa definisi mengenai parameter kebulatan. Ketidakbulatan merupakan salah satu jenis kesalahan bentuk dan umumnya amat berkaitan dengan beberapa kesalahan bentuk lainnya seperti :
Kesamaan sumbu atau konsentrisitas (concentricity)
Kelurusan (straightness)
Ketegaklurusan (perpendicularity)
Kesejajaran (parallelism)
Kesilindrikan (clindricity)
3
Kebulatan dapat diukur dengan cara sederhana s ederhana yang meskipun tidak memberikan hasil yang memuaskan dapat kita terima untuk mempertimbangkan kualitas geometrik dari komponen yang tidak menuntut persyaratan yang tinggi. Alat ukur kebulatan dibuat sesuai dengan persyaratan pers yaratan pengukuran kebulatan, dan pada beberapa jenis mampu digunakan pula pula untuk mengukur berbagai kesalahan bentuk.
B. Persyaratan Pengukuran Kebulatan Kebulatan dan diameter adalah dua karakter geometris yang berbeda, meskipun demikian keduanya saling berkaitan, ketidakbulatan akan mempengaruhi
hasil
pengukuran
diameter,
sebaliknya
pengukuran
diameter tidak selalu akan menunjukkan ketidakbulatan. Sebagai contoh, penampang-penampang poros dengan dua tonjolan beraturan ber aturan (ellips) (ell ips) akan dapat diketahui kebulatannya bila diukur dengan sensor dengan posisi bertolak belakang (180o), misalnya dengan mikrometer. Akan tetapi mikrometer tidak dapat menunjukkan ketidakbulatan bila digunakan untuk mengukur penampang poros dengan jumlah tonjolan beraturan ganjil (3,5,7, dst). Tonjolan ganjil dengan jumlah dibawah 10 tidak dapat dilakukan pengukuran dengan dial indicator , karena akan mempengaruhi dari jarak ukur dari titik pusat dan juga ada beberapa bagian tidak dapat disentuh oleh jarum pengukur dial indicator .
Gambar 3 . Kesalahan Pengukuran Kebulatan Pada Mikrometer
4
Pengukuran kebulatan dari poros tersebut adalah dengan cara meletakkan pada blok V dan kemudian memutarnya dengan menempelkan sensor jam ukur diatasnya, hal ini merupakan cara klasik untuk mengetahui kebulatan. Bila penampang poros berbentuk ber bentuk ellips maka ellips maka jarum ukur tidak dapat menunjukkan penyimpangan yang berarti. Hal ini menunjukkkan bahwa sewaktu benda ukur diputar diatas blok V terjadi perpindahan pusat benda ukur, sehingga jarak perpindahan sensor jam ukur akan dipengaruhinya. Cara pengukuran harus disesuaikan berdasarkan pengalaman, yaitu dari
jenis
proses
pembuatan
komponen
yang
bertendensi
untuk
menghasilkan produk dengan ciri kebulatan tertentu dan di lain pihak cara yang dipilih dapat menjamin kualitas fungsional yang diinginkan. Sementara ini, dengan kemajuan teknologi, peralatan teknis semakin menuntut ketelitian atas cara pengukuran komponennya antara lain kebulatan. Kebulatan hanya bisa diukur dengan cara tertentu yang menuntut persyaratan sebagai berikut : 1. Harus ada sumbu putar dan dianggap sebagai sumbu referensi. 2. Lokasi sumbu putar harus tetap dan tidak dipengaruhi oleh profil kebulatan benda ukur. 3. Pengukuran harus bebas dari sumber-sumber yang dapat menyebabkan ketidaktelitian. 4. Hasil pengukuran diperlihatkan dalam bentuk grafik polar (lingkaran) guna menentukan harga parameter kebulatan.
5
C. Alat Ukur Kebulatan
Berdasarkan putarannya, maka alat ukur dapat diklasifikasikan menjadi dua, yaitu : 1. Jenis dengan sensor putar. 2. Jenis dengan meja putar.
Ciri dari kedua jenis tersebut adalah :
Jenis dengan sensor putar :
Spindel (poros utama) yang berputar hanya menerima beban yang ringan dan tetap. Dengan demikian ketelitian yang tinggi bisa dicapai dengan membuat konstruksi yang cukup cukup ringan.
Meja untuk meletakkan benda ukur tidak mempengaruhi sistem pengukuran. Benda ukur yang besar dan panjang tidak merupakan persoalan.
Jenis dengan meja putar :
Karena sensor tidak berputar, maka berbagai pengukuran dengan kebulatan dapat dilaksanakan, misalnya konsentris, kelurusan, kesejajaran, dan ketegaklurusan.
Pengukuran kelurusan bisa dilakukan dengan menambahkan peralatan untuk menggerakkan sensor dalam arah transversal (vertikal) tanpa harus mengubah posisi spindel.
Berat benda ukur terbatas, karena keterbatasan kemampuan spindel untuk menahan beban. Penyimpangan letak titik berat ukur relatif terhadap sumbu putar dibatasi.
Alat pengatur posisi dan kemiringan benda ukur terletak pada meja. Oleh sebab itu, pengaturan secara cermat supaya sumbu
6
objek ukur berimpit dengan sumbu putar, hanya mungkin dilakukan sewaktu meja dalam keadaan tak berputa r.
Gambar 4. Alat Ukur Kebulatan Jenis Sensor Putar
Gambar 5. Alat Ukur Kebulatan Jenis Meja Putar
7
D. Komponen Utama Utama Alat Ukur Kebulatan
Beberapa hal mengenai komponen utama alat ukur kebulatan adalah sebagai berikut :
Spindel : merupakan komponen terpenting, dimana ketelitian
putaran harus dijaga setinggi mungkin (merupakan satusatunya sumbu referensi). Oleh sebab itu perencanaan bantalan spindel merupakan kunci dari keberhasilan alat ukur.
Bantalan Kering : bantalan dengan sedikit pelumasan.
Biasanya berupa bola bajayang ditumpu pada mangkuk plastik untuk menahan beban aksial.
Bantalan Peluru : mampu menahan beban aksial dan radial,
sehingga posisi spindel dapat horizontal maupun vertikal.
Bantalan Hidrodinamik : berupa bantalan setengah bola.
Dalam keadaan diamterjadi kontak metal dengan metal. Biasanya digunakan untuk jenis sensor putar.
Bantalan Udara : udara tekan dialirkan ke dalam ruang
bantalan, sehingga terjadi te rjadi lapisan udara yang mampu menahan beban yang berat.
Bantalan Hidrostatik : pada jenis ini minyak pelumas ditekan
masuk kedalam ruang bantalan, dengan demikian selalu ada lapisan minyak baik dalam keadaan berputar maupun diam.
Sensor : sensor berupa batang dengan jarum dari Tungsten
Carbide. Geometri ujung jarum dibuat berbentuk tembereng dengan tebal dan jari-jari tertentu (6 mm). Ujung jarum sengaja tidak dibuat vervebtuk bola dengan diameter kecil untuk menghindari jarum mengikuti profil kekasaran permukaan. Untuk suatu kecepatan putaran tertentu, tekanan pengukuran dan arah penekanan sensor dapat diatur disesuaikan dengan
8
berat
benda ukur
dan
letak
permukaan
yang diukur.
Gambar 6. Prinsip Pengubah Isyarat Sensor
Pengubah : umumnya pengubah alat ukur menggunakan
prinsip transformator dengan perubahan induktansi, yaitu perubahan posisi inti akibat perubahan posisi batang sensor melalui suatu mekanisme khusus.
Pencatat : untuk menghindari gesekan antara pena pencatat
dengan kertas serta untuk mempertipis garis, grafik dibuat pada kertas elektrosensitif. Selama grafik berlangsung, pena yang diberi muatan listrik akan memancarkan bunga api sehingga menimbulkan bekas pada kertas elektrosensitif. Perlu diingat bahwa kecepatan putaran kertas grafik dibuat sama dengan kecepatan putaran benda ukur. Kecepatan pemutaran tersebut dibatasi karena ada dua kendala mekanik yaitu :
- Jarum sensor harus selalu menekan benda ukur. Apabila kecepatan pemutaran terlalu tinggi, akibat dari tonjolan pada benda ukur, jarum tersebut akan meloncat.
- Pena
pencatat
harus
dapat
mengikuti
kecepatan
perubahan isyarat tanpa terjadi loncatan atau kelambatan.
Sentering dan Laveling : sumbu obyek ukur (bagian benda
ukur yang akan diukur kebulatannya) dapat disatukan dengan
9
sumbu putar dengan cara menggeserkan ( sentering ( sentering ) dan kemudian mengatur kemiringan (laveling ( laveling ). ). Pengaturan ini dilaksanakan dengan menempelkan sensor pada obyek ukur dan meja putar sampai salah satu tombol sentering menempati posisi yang segaris (berhadapan) dengan arah gerakan sensor.
Pengukuran Kelurusan dan Berbagai Kesalahan Bentuk :
pengukuran kelurusan dapat dilaksanakan dengan tanpa memutar benda ukur melainkan dengan menggerakkan sensor dalam arah vertikal, dan untuk mempermudah analisis diperlukan jenis pencatat linear. Dengan memindahkan lokasi sensor serta dengan mengubah posisi sensor maka berbagai pengukuran kesalahan bentuk dapat dapat dilaksanakan.
E. Makna Grafik Grafik dan Parameter Kebulatan Untuk lebih memahami analisis kebulatan, terlebih dahulu perlu mengetahui grafik hasil pengukuran sebagai berikut :
1. Profil kebulatan bukanlah merupakan pembesaran penampang. 2. Efek pembesaran terhadap bentuk profil kebulatan. 3. Posisi pembuatan grafik dapat ditentukan sekehendak. 4. Adanya hubungan sudut posisi antara benda ukur dan profil kebulatan. 5. Efek kesalahan sentering. Parameter kebulatan adalah suatu harga yang dapat dihitung
berdasarkan profil kebulatanrelatif terhadap lingkaran referensinya. Menurut standar Inggris, Amerika dan Jepang, ada empat macam lingkaran referensi, yaitu : 1. Lingkaran Luar Minimum (Minimum Circumcribed Circle)
10
Lingkaran terkecil yang mungkin dibuat diluar profil kebulatan tanpa memotongnya. Ketidakbulatan sama dengan jarak radial dari lingkaran tersebut kelekukan yang paling dalam.
2. Lingkaran Dalam Maksimum (Maximum Inscribed Circle) Lingkaran terbesar yang mungkin dibuat dalam profil kebulatan tanpa memotongnya. Ketidakbulatan sama dengan jarak radial dari lingkaran tersebut ketonjolan yang paling tinggi.
3. Lingkaran Daerah Minimum (Minimum Zone Circle) Dua buah lingkaran kosentris yang melingkupi profil kebulatan sedemikian rupa sehingga jarak radial antara kedua lingkaran tersebut adalah yang paling kecil. Titik tengah dari lingkaran daerah minimum disebut dengan MZC atau Minimum Zone Center . Ketidakbulatan merupakan seslisih dari jari-jari kedua lingkaran tersebut dan dinamakan MRZ atau Minimum atau Minimum Radial Zone. Zone.
4. Lingkaran Kuadrat Terkecil (Least Squares Circle) Merupakan lingkaran yang ditentukan berdasarkan profil kebulatan sedemikian rupa sehingga kuadrat jarak dari sejumlah titik dengan interval sudut yang sama pada profil kebulatan ke lingkaran referensi adalah yang paling kecil. Titik tengah lingkaran kuadrat terkecil dinamakan LSC atau Least Square Center . Jarak radial harga mutlak rata-rata antara profil kebulatan dengan lingkaran kuadrat terkecil disebul MLA atau Mean atau Mean Line Average. Average.
11
Gambar 7. Lingkaran Referensi
DAFTAR PUSTAKA Rochim,Taufiq.2006.Spesifikasi,Metrologi,&Kontrol Rochim,Taufiq.2006.Spesifikasi,Metrologi,&Kontrol Kualitas Geometrik .Bandung:ITB. .Bandung:ITB.
12
13
