Randomisasi Eksperimen Taguchi L 9 (3 4 )

Randomisasi Eksperimen Taguchi L 9 (3 4 )

Eksperimen 1

Kecepatan Spindle

: 1000 rpm

Kecepatan Pemakanan : 400 mm/min Kedalaman Pemakanan : 2 mm Arah Potong Serat Kayu : Longitudinal

commit to user

Kecepatan Spindle

: 1000 rpm

Kecepatan Pemakanan : 800 mm/min Kedalaman Pemakanan : 4 mm Arah Potong Serat Kayu : Radial

Eksperimen 3

Kecepatan Spindle

: 1000 rpm

Kecepatan Pemakanan : 1200 mm/min Kedalaman Pemakanan : 6 mm Arah Potong Serat Kayu : Tangensial

Eksperimen 4

Kecepatan Spindle

: 2000 rpm

Kecepatan Pemakanan : 400 mm/min Kedalaman Pemakanan : 4 mm Arah Potong Serat Kayu : Tangensial

Eksperimen 5

Kecepatan Spindle

: 2000 rpm

Kecepatan Pemakanan : 800 mm/min Kedalaman Pemakanan : 6 mm Arah Potong Serat Kayu : Longitudinal

Eksperimen 6

Kecepatan Spindle

: 2000 rpm

Kecepatan Pemakanan : 1200 mm/min Kedalaman Pemakanan : 2 mm Arah Potong Serat Kayu : Radial

commit to user

Kecepatan Spindle

: 3000 rpm

Kecepatan Pemakanan : 400 mm/min Kedalaman Pemakanan : 6 mm Arah Potong Serat Kayu : Radial

Eksperimen 8

Kecepatan Spindle

: 3000 rpm

Kecepatan Pemakanan : 800 mm/min Kedalaman Pemakanan : 2 mm Arah Potong Serat Kayu : Tangensial

Eksperimen 9

Kecepatan Spindle

: 3000 rpm

Kecepatan Pemakanan : 1200 mm/min Kedalaman Pemakanan : 4 mm Arah Potong Serat Kayu : Longitudinal

Tabel 12 adalah hasil pengujian kekasaran permukaan menggunakan Surfcoder SE-1700: Tabel 12. Hasil Pengukuran Kekasaran Permukaan (Ra)

No. REPLIK

Jumlah Keseluruhan

Rata-rata Ra

Ra1

Ra2

Ra3

1 11,13

12,74

6,31

30,18

10,06

2 13,40

14,11

15,04

42,55

14,18

3 16,74

18,41

21,81

56,96

18,99

4 4,95

7,36

13,19

25,50

8,50

5 17,74

16,14

17,44

51,32

17,11

6 14,72

12,31

9,62

36,65

12,22

7 8,16

9,06

10,94

28,16

9,39

8 6,47

7,84

7,86

22,17

7,39

9 12,33

13,80

15,92

42,05

14,02

commit to user

1. Analisis Varians Rata-rata Kekasaran Permukaan

Anava digunakan untuk membantu mengidentifikasi kontribusi faktor parameter pemesinan CNC Milling terhadap kekasaran permukan benda, sehingga akurasi perkiraan model dapat ditentukan. Parameter pemesinan CNC Milling yang di analisis adalah kecepatan spindle (spindle speed), kecepatan pemakanan (feed rate), kedalaman pemotongan (depth of cut) , dan arah potong serat kayu. Anava untuk matriks ortogonal dilakukan berdasarkan perhitungan jumlah kuadrat untuk masing-masing kolom. Tabel 13. Analisis Varians Rata-rata Kekasaran Permukaan

Berdasarkan rangkuman hasil Uji F untuk anava dua jalan pada Tabel 13. dapat diambil keputusan uji sebagai berikut:

a. F observasi = 140,05 dan dengan taraf signifikasi 1%, F tabel = 6,01 sehingga F observasi >F tabel . Jadi kecepatan spindel berpengaruh secara signifikan terhadap tingkat kekasaran kayu Jati hasil proses pemesinan CNC milling type ZK 7040. Hipotesis pertama diterima.

b. F observasi = 281,97 dan dengan taraf signifikasi 1%, F tabel = 6,01 sehingga F observasi > F tabel . Jadi kecepatan pemakanan berpengaruh secara signifikan terhadap tingkat kekasaran kayu Jati hasil proses pemesinan CNC milling type ZK 7040. Hipotesis kedua diterima.

c. F observasi = 218,03 dan dengan taraf signifikasi 1%, F tabel = 6,01 sehingga F observasi > F tabel . Jadi kedalaman pemakanan berpengaruh

commit to user

pemesinan CNC milling type ZK 7040. Hipotesis ketiga diterima.

d. F observasi = 44,65 dan dengan taraf signifikasi 1%, F tabel = 6,01 sehingga F observasi > F tabel . Jadi arah potong serat kayu berpengaruh secara signifikan terhadap tingkat kekasaran kayu Jati hasil proses pemesinan CNC milling type ZK 7040. Hipotesis keempat diterima.

2. Prediksi Nilai Kekasaran Permukaan

Prediksi nilai kekasaran optimum dilakukan untuk mengetahui perkiraan nilai kekasaran permukaan rata-rata yang mungkin bisa dicapai dari hasil eksperimen. Penghitungan nilai prediksi sebagai berikut:

µ prediksi =y 6 + A666 − y6 + B 666 − y6 + C 666 − y6 + (D6666 − y6)

=A 666 + B +C 666 + D6666 − 3 y6 = 10,26 + 9,32 + 9,89 + 11,93 - 3. 12,43 = 4,12 µm

3. Interval Kepercayaan Kekasaran Permukaan Rata-rata

n eff =

ÓǴƼ30 ,2,03 semgsrnƼsN

n eff =

= ± 0,42 Interval kepercayaan untuk kekasaran permukaan rata-rata adalah:

Ra prediksi – Cl ≤ Ra prediksi ≤ Ra prediksi + Cl 4,12 – 0,42 ≤ 4,12 ≤ 4,12 + 0,42

3,70 ≤ 4,12 ≤ 4,54

commit to user

Milling type ZK 7040 pada kayu Jati, yaitu pada Interval kekasaran permukaan = 4,12 ± 0,42 µm.

4. Analisis Varian Rasio S/N

Rasio S/N (Rasio Signal to Noise) digunakan untuk memilih faktor atau parameter yang memiliki kontribusi pada pengurangan variansi suatu respon. Selain itu juga untuk meminimumkan “error variance” yaitu variansi yang disebabkan oleh faktor-faktor yang tidak dapat dikendalikan. Taguchi menggunakan ANAVA (analisis varian) untuk memperkirakan rasio S/N untuk mengidentifikasi setting parameter kontrol yang akan menghasilkan performansi yang kokoh (robust), sehingga dapat juga untuk menentukan kondisi yang optimal. Karakter kualitas yang cocok diaplikasikan untuk kekasaran permukaan adalah “smaller the better”, karena kekasaran permukaan semakin mendekati angka 0 (non negatif), semakin baik.

a. Perhitungan Main Effect Plot for S/N Rasio Secara Manual

Ratio S/N untuk Smaller the better: MSD= ∑

S/N= -10 log 10 (MSD)

Dimana:

= Hasil dari percobaan n = Jumlah pengulangan

MSD (Mean Squared Deviation) dan rasio S/N dihitung untuk setiap percobaan karena ada 9 percobaan, maka ada 9 nilai MSD dan rasio S/N.

a. Nilai MSD (Mean Squared Deviation)

MSD 1 =(11,13 +12,74 + 6,31 )/3

= 108,67

MSD 2 =(13,40 +14,11 + 15,04 )/3

= 201,62

MSD 3 =(16,74 +18,41 + 21,81 )/3

= 364,94

commit to user

b. Nilai rasio S/N

S/N 1 = -10 log 10 (108,67)

= -20,36

S/N 2 = -10 log 10 (201,62)

= -23,05

S/N 3 = -10 log 10 (364,94)

= -25,62

S/N 4 = -10 log 10 (84,22)

= -19,25

S/N 5 = -10 log 10 (293,12)

= -24,67

S/N 6 = -10 log 10 (153,59)

= -21,86

S/N 7 = -10 log 10 (89,45)

= -19,52

S/N 8 = -10 log 10 (55,04)

= -17,41

S/N 9 = -10 log 10 (198,64)

= -22,98

commit to user

Rasio S/N:

Gambar 22. Diagram Garis dari Respon Faktor Utama

Berdasarkan perhitungan manual di atas, maka setting parameter pemesinan CNC milling optimumnya adalah :

a. Kecepatan Spindel

: Level 3 (3000 rpm)

b. Kecepatan Pemakanan

: Level 1 (400 mm/min)

c. Kedalaman Pemakanan

: Level 1 (2 mm)

d. Arah Potong Serat Kayu : Level 3 (Arah Tangensial) Untuk mendapatkan setting optimum seperti hasil di atas, pada metode Rasio S/N ini pemilihannya tergantung dari karakteristik kualitas. Jadi karakteristik kualitasnya, selalu melihat nilai yang paling besar. Sebagai contoh, untuk faktor kecepatan spindel mempunyai nilai Rasio S/N -19,97 pada level 3, untuk faktor laju pemakanan mempunyai nilai Rasio S/N -19,71 pada level 1, untuk faktor kedalaman pemakanan mempunyai nilai Rasio S/N -19,88 pada level 1, dan untuk faktor arah potong serat kayu mempunyai nilai Rasio S/N -20,76 pada level 3.

Rasio S/N

Level

commit to user

Berikut ini tahapan-tahapan yang dilakukan dalam melakukan perhitungan dengan menggunakan software Minitab 15 :

1. Open Worksheet

Gambar 23. Worksheet Minitab 15

2. Stat → DOE → Taguchi → Create Taguchi Design

Gambar 24. Create Taguchi Design

commit to user

a. Type of Design Pilihan ini digunakan untuk menentukan jenis level yang akan digunakan dalam suatu percobaan.

b. Number of Factors Pilihan ini digunakan untuk menentukan berapa banyak faktor utama yang akan dipergunakan di dalam percobaan tersebut.

c. Display Available Designs Pilihan ini akan membantu dalam memilih desain yang paling tepat berdasarkan jumlah faktor yang digunakan serta jumlah trial dalam satu percobaan.

d. Designs Pilihan ini digunakan untuk memilih Orthogonal Array yang akan digunakan.

Gambar 25. Taguchi Design – Design

Add a signal factor for dynamic characteristics , digunakan untuk menambahkan signal faktor percobaan dengan hasil yang bersifat dinamis (hasil percobaan yang bersifat dinamis berupa range ).

commit to user

Pilihan ini digunakan untuk memberikan nama, nilai level, kolom penugasan pada faktor-faktor utama percobaan, selain itu juga digunakan untuk memasukkan faktor interaksinya.

Gambar 26. Taguchi Design – Factors

1) To collumns of the array as specified bellow, dipilih jika pada

percobaan tidak mempunyai interaksi.

2) To allow estimation of selected interaction, dipilih jika pada

percobaan terdapat interaksi.

f. Options Pilihan ini dipergunakan untuk menentukan apakah ingin menyimpan data-data yang telah dimasukkan ke dalam worksheet atau tidak.

commit to user

Gambar 27. Taguchi Design – Options

3. Masukan Hasil Percobaan pada Worksheet Setelah tampil worksheet yang berisi Taguchi Orthogonal Array Design, masukkan 3 hasil percobaan yang dilakukan pada kolom berikutnya.

. Gambar 28. Worksheet Hasil Percobaan

Worksheet

commit to user

Gambar 29. Analyze Taguchi Design

Keterangan :

a. Graphs Pilihan ini digunakan untuk memplot grafik main effect dan interaksi, yang dapat digunakan untuk menunjukkan efek masing-masing faktor utama dan juga interaksinya. Grafik ini dapat dipergunakan untuk Signal to Noise Ratios, Means, dan Standard Deviations.

Gambar 30. Analyze Taguchi Design – Graphs

commit to user

Pilihan ini digunakan untuk menampilkan hasil dari Signal to Ratios, Means, dan Standard Deviation pada tabel hasil.

Gambar 31. Analyze Taguchi Design – Analysis

c. Options Pilihan ini digunakan untuk menentukan karakteristik kualitas yang akan dipergunakan untuk perhitungan.

Gambar 32. Analyze Taguchi Design – Options

commit to user

Pilihan ini digunakan untuk menampilkan hasil dari Signal to Noise Ratios, Means, Standard Deviations pada worksheet.

Gambar 33. Analyze Taguchi Design – Storage

5. Hasil Akhir Berikut adalah tabel 14. hasil perhitungan Minitab pada percobaan

Taguchi : Tabel 14. Hasil Perhitungan Minitab 15

Taguchi Analysis: Ra1; Ra2; ... versus KECEPATAN SP; KECEPATAN PE; ...

Response Table for Signal to Noise Ratios Smaller is better

KECEPATAN LAJU KEDALAMAN ARAH POTONG Level SPINDLE PEMAKANAN PEMAKANAN SERAT KAYU

1 -23,01 -19,71 -19,88 -22,67 2 -21,93 -21,71 -21,76 -21,47 3 -19,97 -23,49 -23,27 -20,76

Delta 3,04 3,78 3,39 1,91 Rank 3 1 2 4

Berdasarkan hasil perhitungan percobaan dengan menggunakan software Minitab

15, didapatkan hasil untuk setting optimum mesin yang sama seperti dengan perhitungan yang manual yaitu memilih nilai yang paling besar (tergantung pada karakteristik kualitasnya) pada setiap faktor yang terdapat pada gambar di atas.

commit to user

adalah :

a. Kecepatan Spindel

: Level 3 (3000 rpm)

b. Kecepatan Pemakanan

: Level 1 (400 mm/min)

c. Kedalaman Pemakanan : Level 1 (2 mm)

d. Arah Potong Serat Kayu : Level 3 (Arah Tangensial)

5. Prediksi Rasio S/N Kekasaran Permukaan

Prediksi nilai kekasaran optimum dilakukan untuk mengetahui perkiraan nilai kekasaran permukaan rata-rata yang mungkin bisa dicapai dari hasil eksperimen. Penghitungan nilai prediksi sebagai berikut: S/N prediksi =y 6 + A666 − y6 + B 666 − y6 + C 666 − y6 + (D6666 − y6)

=A 666 + B +C 666 + D6666 − 3 y6 = (-19,97)+ (-19,71)+ (-19,88)+ (-21,47)- 3. (-21,64) = (-16,11) dB

6. Interval Kepercayaan Rasio S/N Kekasaran Permukaan Rata-rata

n eff =

ÓǴƼ30 ,2,03 semgsrnƼsN

n eff =

= ± 0,05

Interval kepercayaan untuk kekasaran permukaan rata-rata adalah: S/N prediksi – Cl ≤ S/N prediksi ≤ S/N prediksi + Cl (-16,11) – 0,05 ≤ (-16,11) ≤ (-16,11) + 0,05 (-16,16) ≤ (-16,11) ≤ -16,06)

Interval kekasaran rasio S/N = (-16,11) ± 0,05 dB

commit to user

Berdasarkan hasil perhitungan main effects secara manual dan software Minitab

15 sebelumnya, didapatkan hasil untuk setting optimum mesin yaitu memilih nilai yang paling besar (tergantung pada karakteristik kualitasnya) pada setiap faktor yang terdapat pada gambar 22.

1. Kecepatan Spindle

Gambar 22 menunjukkan nilai rasio S/N tertinggi berada pada level ketiga yaitu 3000 rpm. Seiring meningkatnya kecepatan spindel, maka nilai kekasaran permukaan yang didapatkan semakin rendah. Hal ini karena dengan semakin besar kecepatan spindel maka gesekan (gerak pemakanan) yang terjadi antara permukaan benda kerja dan pahat akan lebih cepat, sehingga permukaannya akan menjadi lebih halus. Nilai kekasaran permukaan yang terbaik adalah pada level ketiga (3000 rpm). Dipandang dari segi getaran mesin, ternyata pada kecepatan tinggi kondisi mesin masih tetap stabil (tool holder dan konstruksi mesin). Hal ini terbukti ketika mesin bekerja getaran mesin tidak begitu besar.

2. Kecepatan Pemakanan

Gambar 22 menunjukkan menunjukkan nilai rasio S/N semakin meningkat, seiring menurunnya kecepatan pemakanan terhadap benda kerja. Berarti nilai kekasaran permukaan semakin meningkat, seiring menurunnya nilai rasio S/N dan semakin meningkatnya kecepatan pemkanan. Nilai kekasaran permukaan yang terbaik adalah pada level kesatu (400 mm/min). Hal ini karena pergerakan pahat untuk melakukan pemakanan pada permukaan benda kerja akan semakin besar, sehingga akan meninggalkan alur pengerjaan yang besar dan akan semakin kasar. Pergerakan pemakanan pahat yang rendah, maka proses pemakanan akan meninggalkan bekas yang cenderung mengikuti gerak pahat. Jika gerak pemakanan terlalu besar, maka akan meninggalkan alur pengerjaan yang besar yang membentuk suatu tekstur permukaan.

commit to user

Gambar 22 menunjukkan nilai rasio S/N semakin meningkat, seiring menurunnya kedalaman pemakanan (depth of cut) terhadap benda kerja. Hal ini berarti nilai kekasaran permukaan semakin meningkat, seiring menurunnya kedalaman pemakanan (depth of cut). Kedalaman pemakanan berkaitan dengan pembentukan geram. Jika kedalaman pemakanan rendah, maka geram yang dihasilkan bentuk permukaannya ada sisi seperti serabut, dengan kata lain permukaan benda kerja akan kasar karena adanya sisa proses pemesinan yang tertinggal. Jika kedalaman terlalu besar, maka hal ini akan menghasilkan geram yang tebal dan akan menyebabkan getaran pahat yang besar serta keausan pahat akan cepat terjadi sehingga permukaan menjadi kasar. Hasil permukaan terbaik ditunjukkan pada kedalaman pemakanan level kesatu (2 mm).

4. Arah Potong Serat Kayu

Gambar 22 menunjukkan nilai rasio S/N semakin meningkat, seiring menurunya besar penyusutan kayu (arah potong serat kayu) kondisi kering udara 14,50 %. Hal ini berarti nilai kekasaran permukaan semakin meningkat, seiring meningkatnya besar penyusutan kayu. Arah pemotongan serat kayu dari longitudinal ke radial dan radial ke tangensial, maka besarnya penyusutan akan semakin besar. Semakin besarnya penyusutan maka semakin cepat proses evaporasinya, sehingga kayu semakin kering dan pori-pori kayu semakin kecil.