commit to user
28
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian
1. Tempat Penelitian
Tempat penelitian sebagai berikut: a.
Laboratorium CNC Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan,
Universitas Sebelas Maret Surakarta untuk proses pembentukan benda uji dan pelaksanaan proses pemesinan.
b. Laboratorium Bahan Teknik, Program Diploma Teknik Mesin, Fakultas
Teknik, Universitas Gadjah Mada Yogyakarta untuk melakukan pengujian kekasaran permukaan logam.
c. PT. Itokoh Ceperindo untuk melakukan uji komposisi baja ST 40.
2. Waktu Penelitian
Jadwal penelitian sebagai berikut: a.
Pelaksanaan penelitian pada bulan Maret 2010 sd April 2010 b.
Seminar proposal penelitian pada tanggal 10 Maret 2010 c.
Revisi proposal penelitian pada tanggal 11 Maret sd 14 Maret 2010 d.
Perijinan penelitian pada tanggal 15 Maret 2010 e.
Penulisan laporan penelitian pada tanggal 16 Maret 2010 sd 31 Juni 2010
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
29
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
mmrev 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 L
9
3
4
.
commit to user
31
Tabel 5. Orthogonal Array L
9
3
4
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
33
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 34, dengan cara klik File
New, kemudian pilih ortogonal aray L-9 34. Gambar 8 menunjukkan
pemilihan orthogonal array L-9 34 pada software Qualitek-4. Gambar 7. Eksperimen Konfiguration L-9 34.
commit to user
35
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 SN analysis, seperti ditunjukkan pada Gambar 12 berikut.
commit to user
37
Gambar 12. Analisis Perhitungan Data
7. Analisis tersebut akan menghasilkan data rasio SN seperti pada Gambar
13 berikut. Gambar 13. Data Rasio SN
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 SN.
Gambar 15 menunjukkan ANAVA rasio SN menggunakan software Qualitek-4.
Gambar 15. ANAVA Rasio SN
10. Menekan perintah OK untuk mengetahui kondisi optimum masing-masing
faktor. Gambar 16 menunjukkan penghitungan kondisi optimum masing- masing faktor pada software Qualitek-4.
Gambar 16. Kondisi Optimum Masing-Masing Faktor
commit to user
39
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
Kategori