OPTIMASI PARAMETER PROSES PEMESINAN CNC MILLING TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN KAYU JATI DENGAN METODE TAGUCHI
SKRIPSI
Oleh : NUR FIRSTIAWAN K2508068
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA September 2012
commit to user
Nama
: Nur Firstiawan
NIM
: K2508068
Jurusan/ Program Studi : PTK/ Pendidikan Teknik Mesin
Menyatakan bahwa skripsi saya berjudul “OPTIMASI PARAMETER PROSES
PEMESINAN CNC MILLING TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN
KAYU JATI DENGAN METODE TAGUCHI” ini benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri. Selain itu, sumber informasi yang dikutip dari penulis telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka.
Apabila pada kemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan skripsi ini hasi jiplaka, saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan saya.
Surakarta, 27 September 2012 Yang membuat pernyataan,
Nur Firstiawan
commit to user
Oleh : NUR FIRSTIAWAN K2508068
Skripsi
Ditulis dan diajukan untuk memenuhi syarat mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA September 2012
commit to user
Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Surakarta, 27 September 2012
Pembimbing I
Danar Susilo Wijayanto, S.T., M.Eng. NIP. 19790124 200212 1 002
Pembimbing II
Budi Harjanto, S.T., M.Eng. NIP. 19790116 200501 1 001
commit to user
Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima untuk memenuhi persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan.
Pada hari : Kamis Tanggal : 27 September 2012
Tim Penguji Skripsi :
Nama Terang
Tanda Tangan Ketua
: Yuyun Estriyanto, S.T., M.T.
.................... Sekretaris
: Drs. Bambang Prawiro, MM.
.................... Anggota I
: Danar Susilo Wijayanto, S.T., M.Eng. .................... Anggota II
: Budi Harjanto, S.T., M.Eng.
....................
Disahkan oleh Fakultas Keguruan dan ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret an. Dekan Pembantu Dekan I
Prof. Dr. rer. nat Sajidan, M.Si NIP. 19660415 199103 1 002
commit to user
TO THE TEAK WOOD SURFACE ROUGHNESS USING THE TAGUCHI
METHOD. Thesis, Surakarta: The Faculty of Teacher Training and Education. Sebelas Maret University, September 2012.
The purpose of this research is to know: (1) Effect of spindle speed variation, feedrate, depth of cut and direction of the wood grain pieces (longitudinal, radial and tangential) to the level of surface roughness result type CNC milling machining process ZK 7040 at teak wood material. (2) Knowing which parameters that produce optimal roughness values on CNC milling machining process on the material type ZK 7040 at teak wood material, using the Taguchi method.
Teak wood machining process using CNC milling machine type 7040 with the ZK control SIEMENS SINUMERIK 802S in SMK SAKTI Gemolong. The testing of moisture content done in Laboratory of Materials, Civil Engineering, Sebelas Maret University. Surface roughness test was done in metrology
laboratory , Mechanical Engineering Diploma Program, Vocational School, Gadjah Mada University. Optimization methods used in this study the Taguchi
method. TAGUCHI ANOVA (Analysis of Taguchi Varian) in Minitab 15 software help to determine the performance characteristics of the machining parameters.
The results of CNC milling machining process on the material type ZK 7040 teak was: (1) higher spindle speed, will produce a surface roughness values less is at level 3 = 3000 rpm; highe feedrate, will produce a surface roughness values greater is at level 3 = 1200 mm/min; higher depth of cut,will produce value greater surface roughness is at level 3 = 6 mm, and more dry wood on the variation of direction wood grain pieces , would result in the value of the smaller surface roughness is at level 3 = direction tangential cutting. (2) Parameters that yield optimal surface roughness values are at 3000 rpm spindle rotation speed, feedrate 400 mm/min, depth of cut 2 mm and tangential cutting direction. The feedrate has the most effect with delta ratio S/N 3,78 and the direction of cutting
commit to user
Key words: Wood machining, CNC milling, surface roughness, and Taguchi method.
commit to user
MILLING TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN KAYU JATI
DENGAN METODE TAGUCHI. Skripsi, Surakarta: Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan. Universitas Sebelas Maret Surakarta, September 2012.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui: (1) Pengaruh variasi kecepatan spindle, laju pemakanan, kedalaman pemakanan, dan arah potong serat kayu (longitudinal, radial, dan tangensial) terhadap tingkat kekasaran permukaan hasil proses pemesinan CNC milling type ZK 7040 pada material kayu jati. (2) Mengetahui parameter manakah yang menghasilkan nilai kekasaran optimal pada proses pemesinan CNC milling type ZK 7040 pada material kayu jati, dengan menggunakan metode Taguchi.
Proses pemesinan kayu jati menggunakan mesin CNC milling type ZK 7040 dengan control SIEMENS SINUMERIK 802S dilaksanakan di SMK SAKTI Gemolong. Pengujian kadar air dilakukan di Laboratorium Bahan, Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret. Pengujian kekasaran permukaan dilaksanakan di Laboratorium Bahan Teknik, Program Diploma Teknik Mesin, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada. Metode optimasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode Taguchi. ANAVA TAGUCHI (Analisis Varian Taguchi) dibantu software Minitab 15 untuk mengetahui karakteristik performansi dari parameter pemesinan.
Hasil penelitian proses pemesinan CNC milling type ZK 7040 pada material kayu jati ini adalah: (1) Semakin tinggi kecepatan spindle, akan menghasilkan nilai kekasaran permukaan yang semakin kecil yaitu pada level 3 = 3000 rpm; semakin tinggi laju pemakanan, akan menghasilkan nilai kekasaran permukaan yang semakin besar yaitu pada level 3 = 1200 mm/min; semakin tinggi kedalaman pemakanan, akan menghasilkan nilai kekasaran permukaan yang semakin besar yaitu pada level 3 = 6 mm; dan semakin kering kayu pada variasi arah potong serat kayu, akan menghasilkan nilai kekasaran permukaan yang semakin kecil yaitu pada level 3 = arah pemotongan tangensial. (2) Parameter yang menghasilkan nilai kekasaran permukaan optimal adalah pada kecepatan
commit to user
potong serat kayu memiliki kontribusi paling kecil yaitu dengan delta S/N rasio sebesar 1,92. (3) Hasil kekasaran yang optimal adalah 4,12 ± 0,42 µm.
Kata Kunci: Pemesinan kayu, CNC milling, kekasaran permukaan, dan metode Taguchi
commit to user
Barang siapa menuntut ilmu, maka Allah akan memudahkan baginya jalan menuju surga. Dan tidaklah berkumpul suatu kaum di salah satu dari rumah- rumah Allah, mereka membaca kitabullah dan saling mengajarkannya di antara mereka, kecuali akan turun kepada meraka ketenangan, diliputi dengan rahmah, dikelilingi oleh para malaikat, dan Allah akan menyebut-nyebut mereka kepada
siapa saja yang ada di sisi-Nya. Barang siapa nerlambat-lambat dalam amalannya, niscaya tidak akan bisa dipercepat oleh nasabnya. (H.R Muslim)
Musuh yang paling berbahaya di atas dunia ini adalah penakut dan bimbang. Teman yang paling setia, hanyalah keberanian dan keyakinan yang teguh. (Andrew Jackson)
Kaca, porselen dan nama baik, adalah sesuatu yang gampang sekali pecah, dan tak akan dapat direkatkan kembali tanpa meninggalkan bekas yang nampak. (Benjamin Franklin)
Hiduplah seperti pohon kayu yang lebat buahnya; hidup di tepi jalan dan dilempari orang dengan batu, tetapi dibalas dengan buah. (Abu Bakar Sibli)
Teman sejati adalah ia yang meraih tangan anda dan menyentuh hati anda. (Heather Pryor)
commit to user
Syukurku pada-Mu, karya ini kupersembahkan untuk :
Ø “Bapak dan Ibu” Terima kasih atas segala do’a, ketulusan, pengorbanan dan motivasinya,
semoga anakmu bisa membahagiakanmu kelak.
Ø “Sahabat-sahabatku PTM 2008” Terima kasih atas kebersamaannya selama ini.
Ø “Rachmasari C” Terima kasih atas semua perhatiannya dan dorongan semangatnya,
semoga mas cepet lulus dan dapat kerja
Ø “Almamaterku”
commit to user
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang memberi kenikmatan dan karunia-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan proposal skripsi ini. Dalam menyusun proposal skripsi ini penulis mendapat bantuan dari banyak pihak, oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada yang terhormat:
1. Bapak Prof. Dr. M. Furqon Hidayatullah, M.Pd. selaku Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan UNS beserta seluruh staf.
2. Bapak Drs. Sutrisno, ST., M.Pd. selaku ketua Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Bapak Yuyun Estriyanto, ST., M.T. selaku ketua Progam Studi Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
4. Budi Harjanto S.T., M.Eng. selaku koordinator skripsi Progam Studi Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
5. Danar Susilo Wijayanto, S.T., M.Eng. selaku Dosen pembimbing I, yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyusun proposal skripsi.
6. Budi Harjanto S.T., M.Eng. selaku Dosen pembimbing II, yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyusun proposal skripsi
7. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Terima kasih atas dukungan dan kerjasamanya. Penulis menyadari bahwa proposal skripsi ini masih banyak kekurangan,
sehingga proposal skripsi ini belum sempurna. Untuk itu penulis berharap adanya kritik dan saran yang sifatnya membangun demi kebaikan laporan ini.
Surakarta, September 2012 Penulis
commit to user
Tabel Halaman
1. Susunan Pemrograman NC .........................................................................
2. Ketidakteraturan Suatu Profil (Konfigurasi Penampang Permukaan) .........
20
3. Jadwal Kegiatan Penelitian .........................................................................
36
4. Faktor dan Level Percobaan .........................................................................
37
5. Orthogonal Array L 9 (3 4 ) .............................................................................
38
6. Faktor dan Level Percobaan ........................................................................
48
7. Derajat Kebebasan .......................................................................................
48
8. Orthogonal Array L 9 (3 4 ) Taguchi ...............................................................
49
9. Data Eksperimen Sesuai pada Tabel Orthogonal Array .............................
52
10. Hasil Uji Kadar Air Kering Udara .............................................................
54
11. Desain Orthogonal Array L 9 (3 4 ) ...............................................................
55
12. Hasil Pengukuran Kekasaran Permukaan (Ra) ..........................................
57
13. Analisis Varians Rata-rata Kekasaran Permukaan .....................................
58
14. Hasil Perhitungan Minitab 15 ....................................................................
79
15. Analisis Varians Rasio S/N ........................................................................
73
16. Hasil Pengukuran Kekasaran Optimal .......................................................
73
17. Interpretasi Hasil Eksperimen Konfirmasi dan Eksperimen Taguchi ........
75
18. Berat Kayu sebelum dan sesudah Dioven ..................................................
82
19. Respon Rata-rata Kekasaran Permukaan dari Pengaruh Faktor ................
84
20. Analisis Varians Rata-rata Kekasaran Permukaan .....................................
86
21. Nilai Rasio S/N ..........................................................................................
88
commit to user
24. Tabel Appendiks ......................................................................................... 103
commit to user
Lampiran Halaman
1. Perhitungan Uji Kadar Air Kering Udara............................... .....................
82
2. A. Pengaruh Level Faktor terhadap Ra (Kekasaran Rata-rata) .................... 83
B. Analisa Varian Taguchi ...........................................................................
84
3. A. Menghitung Rasio S/N ............................................................................
87
B. Pengaruh Level Faktor terhadap Ra (Kekasaran Rata-rata) ....................
89
C. Analisa Varian Taguchi ...........................................................................
90
4. Hasil Pengukuran Kekasaran Permukaan ....................................................
94
5. Tabel 24. Appendiks ..................................................................................
103
6. Surat- surat Perijinan dan Keterangan ......................................................... 105
7. Hasil Pemesinan Kayu Jati ........................................................................... 120
commit to user
A. Latar Belakang Masalah
Salah satu kayu yang banyak diminati adalah jati (Tectona gradis, L.f.), karena penampilan dekoratifnya yang menarik, kuat, dan awet. Kayu jati diekspor ke negara lain dalam bentuk kerajinan dan mebel (Yunita, 2001). Martawijaya et al., (1995) mengatakan bahwa permintaan masyarakat akan produk-produk yang terbuat dari kayu jati tetap tinggi karena kayu jati diketahui mempunyai sifat-sifat yang baik sehingga cocok untuk berbagai macam keperluan, mulai sebagai bahan bangunan dan konstruksi, kayu lapis indah, meubel dan furnitur, barang kerajinan sampai dengan obat-obatan (Utomo, 2006: 1).
Indonesia merupakan salah satu eksportir kayu dan furniture terbesar di dunia. Namun secara kualitas produk Indonesia masih kalah bersaing dengan produk dari negara lain, salah satunya Malaysia. Rendahnya penguasaan teknologi dan pemahaman sifat mekanik pada kayu menjadi salah satu penyebabnya. Pemakaian bahan baku dan pengerjaan kayu yang tidak sesuai dengan standar spesifikasi dan jenis kayu membuat produk menjadi tidak sesuai kualitas yang diinginkan (Gumilang, 2011).
Menurut pernyataan Darmawan (1997), pengerjaan kayu (wood working) bertujuan untuk mengkonversi kayu solid maupun panel kayu menjadi produk berdaya guna, bernilai, dan berestetika tinggi lewat serangkaian proses. Industri pengerjaan kayu, khususnya industri furniture membutuhkan persyaratan kualitas bahan baku lebih tinggi dibanding dengan industri kayu komposit lainnya (Sucipto, 2009: 1). Komposit yang sering digunakan dalam industri kayu adalah sejenis komposit matriks polimer (PMCs) dengan material serbuk kayu/Polyethylene sebagai alternatif pengganti logam.
Kualitas suatu produk proses pemesinan sangat dipengaruhi oleh ketepatan geometri dan kekasaran permukaan benda yang dihasilkan. Dalam penelitian ini, dampak kecepatan pemotongan (cutting speed), laju pemakanan (feed rate), kedalaman pemotongan (depth of cut) dan arah pemakanan terhadap kekasaran permukaan kayu yang digunakan akan diteliti (Ardiansyah, 2011). Metode
commit to user
Taguchi digunakan untuk menganalisis faktor apa yang paling berpengaruh dan kondisi optimal parameter pemesinan seperti apa yang akan menghasilkan kekasaran permukaan yang terbaik (Rahmadi, 2010). Salah satu keunggulan metode Taguchi adalah desain eksperimen taguchi lebih efisien karena memungkinkan untuk melaksanakan penelitian yang melibatkan banyak faktor dan jumlah (Soejanto, 2009: 16)
Pada proses pemesinan konvensional, cara yang digunakan untuk mendapatkan nilai kekasaran tertentu adalah dengan trial and error dalam memilih kecepatan spindel, laju pemakanan, kedalaman pemakanan, dan arah pemakanan. Besaran tersebut berpengaruh terhadap kualitas hasil pemesinan serta produktivitas. Cara trial and error tersebut tidak cocok diterapkan dalam proses pemesinan dengan mesin CNC karena waktu proses produksi tidak efisien.
Menurut Nasuha dalam koran Sindonews (Selasa, 28 Pebruari 2012). Untuk bisa menghasilkan satu jenis ukiran saja, cukup butuh waktu lama, karena harus disertai dengan ketelatenan dan kesabaran. Sebab yang diukir adalah jenis kayu jati. Kalau sampai ada yang rusak sedikit akan berpengaruh terhadap hasil ukiran secara keseluruhan. “Minimal satu minggu baru bisa menghasilkan satu kursi atau meja. Jadi, tidak mudah dan butuh waktu lama,” tegas Nasuha.
Pada proses pemesinan milling, waktu yang dibutuhkan untuk membuat komponen dituntut seminimal mungkin agar tercapai kapasitas produksi dan kualitas produk yang tinggi. Oleh karena itu, parameter proses pemesinan milling yang optimum perlu untuk diketahui. Dari latar belakang permasalahan tersebut, maka peneliti mengambil judul: “OPTIMASI PARAMETER PROSES
PEMESINAN CNC MILLING TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN KAYU JATI DENGAN METODE TAGUCHI”.
B. Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas, terdapat beberapa permasalahan yang berhubungan dengan kekasaran permukaan kayu pada proses pemesinan CNC Milling. Masalah–masalah tersebut antara lain:
commit to user
1. Permintaan masyarakat cukup tinggi akan produk-produk yang terbuat dari
kayu jati karena penampilan dekoratifnya yang menarik, kuat, dan awet.
2. Membutuhkan waktu cukup lama untuk menghasilkan satu jenis ukiran kayu jati.
3. Kualitas produk Indonesia masih kalah bersaing dengan produk dari negara lain.
4. Penguasaan teknologi dan pemahaman sifat mekanik pada kayu masih rendah.
5. Penentuan parameter pemesinan CNC Milling yang optimum seperti kecepatan spindle (spindle speed), laju pemakanan (feed rate), kedalaman pemotongan (depth of cut).
6. Pengaruh arah potong serat kayu (arah longitudinal, arah radial, dan arah tangensial) terhadap kekasaran permukaan kayu jati.
7. Penentuan parameter pemotongan CNC Milling sesuai material benda kerja (struktur dan kekerasan) dan karakteristik alat potong (geometri, jumlah mata sayat, dan material alat potong).
C. Batasan Masalah
Agar penelitian yang dilakukan pembahasannya tepat pada sasaran dan tidak terlalu menyimpang dari permasalahan, maka peneliti membatasi pada hal:
1. Materi uji adalah kayu jati yang berumur + 10 tahun, pada kondisi kering udara.
2. Sifat fisis dan mekanik kayu tidak dibahas hingga detail.
3. Parameter pemesinan terdiri atas: kecepatan putaran spindel (n) (rpm), laju pemakanan (f) (mm/min), kedalaman pemakanan (a) (mm).
4. Arah potong serat kayu yang diaplikasikan, yaitu arah longitudinal, arah radial, dan arah tangensial.
5. Pengukuran kekasaran permukaan dilakukan pada permukaan datar (flat).
6. Pahat potong yang digunakan adalah Ball Nose HSS two flute lenght
R4x8x19x63 produksi Shanghai Total Industrial Co., Ltd.
commit to user
7. Analisis hanya dilakukan pada parameter pemesinan CNC Milling yang diaplikasikan.
8. Analisis kekasaran permukaan dilakukan pada kekasaran permukaan rata-rata (Ra).
9. Proses pemesinan tanpa menggunakan cairan pendingin (coolant).
10. Kayu yang digunakan sebagai material tidak memiliki mata kayu.
D. Perumusan Masalah
Berdasarkan identifikasi masalah dan pembatasan masalah di atas dapat ditentukan perumusan masalah sebagai berikut:
1. Bagaimanakah pengaruh kecepatan spindle terhadap tingkat kekasaran
permukaan kayu hasil pemesinan CNC Milling pada material kayu jati?
2. Bagaimanakah pengaruh laju pemakanan terhadap tingkat kekasaran
permukaan kayu hasil pemesinan CNC Milling pada material kayu jati?
3. Bagaimanakah pengaruh kedalaman pemakanan terhadap tingkat kekasaran
permukaan kayu hasil pemesinan CNC Milling pada material kayu jati?
4. Bagaimanakah pengaruh arah potong serat kayu terhadap tingkat kekasaran
permukaan kayu hasil pemesinan CNC Milling pada material kayu jati?
5. Parameter manakah yang menghasilkan nilai kekasaran permukaan optimal pada pemesinan CNC Milling pada material kayu jati dengan menggunakan metode Taguchi?
E. Tujuan Penelitian
Berdasarkan perumusan masalah di atas, tujuan penelitian ini adalah:
1. Mengetahui pengaruh kecepatan spindle terhadap tingkat kekasaran
permukaan kayu hasil pemesinan CNC Milling pada material kayu jati.
2. Mengetahui pengaruh laju pemakanan terhadap tingkat kekasaran permukaan kayu hasil pemesinan CNC Milling pada material kayu jati.
3. Mengetahui pengaruh kedalaman pemakanan terhadap tingkat kekasaran
permukaan kayu hasil pemesinan CNC Milling pada material kayu jati.
commit to user
4. Mengetahui pengaruh arah potong serat kayu terhadap tingkat kekasaran
permukaan kayu hasil pemesinan CNC Milling pada material kayu jati.
5. Mengetahui parameter manakah yang menghasilkan nilai kekasaran permukaan optimal pada pemesinan CNC Milling pada material kayu jati, dengan menggunakan metode Taguchi.
F. Manfaat Penelitian
1. Manfaat Teoritis
a. Sebagai masukan dan pertimbangan bagi perkembangan penelitian sejenis di masa yang akan datang.
b. Menjadi bahan pustaka bagi Program Studi Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Manfaat Praktis
a. Dapat digunakan sebagai acuan dalam menentukan optimasi parameter pemesinan untuk mendapatkan nilai kekasaran yang diinginkan dalam proses pemesinan CNC Milling.
b. Memberikan kontribusi ilmiah kepada industri mebel berupa tolok ukur parameter pemesinan CNC Milling yang optimal.
c. Menjadi masukan bagi operator mesin CNC Milling dalam peningkatan kualitas dan kuantitas produk hasil proses pemesinan serta peningkatan kualitas sumber daya manusia.
commit to user
KAJIAN PUSTAKA
A. Kajian Teori dan Hasil Penelitian yang Relevan
1. Kajian Teori
a. Mesin CNC Milling
1) Pengertian Mesin CNC Milling
Mesin Computer Numerical Control (CNC) Milling adalah mesin milling yang diprogram secara numerik dengan komputer (Darmanto, 2007: 5). Mesin CNC milling merupakan hasil pengembangan dari mesin milling konvensional. Mesin ini memiliki kelebihan dibanding dengan mesin milling konvensional (Subagio, 2008: 42), di antaranya:
a) Ketelitian tinggi (Accurate)
b) Ketepatan tinggi (Presice)
c) Produktifitas tinggi (Productive)
d) Dapat mengerjakan bentuk yang kompleks
Mesin CNC ini digolongkan menjadi dua bagian, yaitu: Mesin CNC Milling Training Unit dan Mesin CNC Milling Production Unit. Kedua tipe mesin CNC tersebut prinsip kerjanya sama. Perbedaannya hanya pada penerapan dan penggunaannya. Mesin CNC Milling Training Unit digunakan untuk pekerjaan yang ringan, sedangkan Mesin CNC Milling Production Unit digunakan untuk pekerjaan massal. Mesin CNC Milling dikendalikan komputer, sehingga semua gerakan berjalan secara otomatis sesuai dengan perintah yang diberikan melalui program yang disebut G-Code.
2) Prinsip Kerja Mesin CNC Milling
Mesin CNC milling menggunakan sistem persumbuan dengan dasar sistem koordinat Kartesius (arah jarum jam). Untuk menjelaskan sistem persumbuan seperti yang terlihat pada gambar 2.
commit to user
Gambar 1. Sistem Persumbuan Mesin CNC Milling
Prinsip kerja mesin CNC milling adalah pahat berputar, sedangkan benda kerja yang terpasang pada meja atau ragum bergerak dalam arah horisontal dan melintang. Arah persumbuan tersebut diberi lambang sebagai berikut:
a) Sumbu X bergerak dalam arah horisontal.
b) Sumbu Y bergerak dalam arah melintang.
c) Sumbu Z bergerak dalam arah naik turun.
3) Pemrograman NC
Pada prinsipnya program NC terdiri dari kumpulan perintah. Perintah tersebut ditransfer oleh pengendalian menjadi impuls–impuls pengendali untuk mesin perkakas. Bahasa program NC adalah format perintah dalam satu baris blok dengan menggunakan kode huruf, angka dan simbol. Mesin CNC mempunyai perangkat komputer yang disebut Machine Control Unit (MCU) yakni suatu perangkat yang berfungsi menterjemahkan bahasa kode ke dalam bentuk gerakan persumbuan sesuai bentuk benda kerja. Kode-kode bahasa dalam mesin CNC dikenal dengan kode G dan M, kode ini telah distandarkan dalam ISO 1056, DIN 66025, BS 3635 dan RS 274D. Tabel 1 ini contoh blok program NC:
Tabel 1. Susunan Pemrograman NC
G /M
F S Blok I
M03
S1000
Blok II
G01 X10 Y0 Z0
50
dan seterusnya
commit to user
Tabel 1 menjelaskan bahwa pada blok I, kode M03 memerintahkan spindel mesin berputar dan S1000 artinya spindel berputar dengan kecepatan 1000 rpm. Pada blok II, kode G01 artinya memerintahkan bergerak dengan penyayatan, X10 menunjukkan arah gerakan penyayatan kesumbu X sejauh 10 mm, dan F50 menunjukkan laju pemakanan ke arah sumbu X sebesar 50 mm/menit.
4) Variabel Proses Pemotongan Mesin CNC Milling
Pada proses pemotongan dengan menggunakan Mesin CNC milling terdapat beberapa variabel/parameter. Variabel-variabel pemesinan akan berpengaruh langsung pada kualitas dan kapasitas hasil produk. Variabel- variabel ini akan dianalisis untuk mendapatkan kualitas dan kapasitas produktivitas yang optimal. Variabel-variabel ini akan dioptimasi guna mendapatkan hasil produk yang diinginkan. Beberapa variabel/parameter permesinan ini antara lain:
a) Kecepatan Putar Spindel (Spindle Speed)
Gerak utama mesin CNC milling adalah gerak berputar oleh pisau milling. Putaran spindle merupakan putaran dari spindle utama mesin yang juga merupakan putaran pisau atau pahat dalam satuan rpm. Jumlah kecepatan putaran mesin yang digunakan tergantung dari kecepatan potong dan diameter pisau milling.
2=
(rpm)
Keterangan: Vs = kecepatan potong (mm/menit)
d = diameter pisau atau pahat (mm) S = kecepatan spindel (rpm)
b) Kecepatan potong (Cutting Speed)
Kecepatan potong adalah jarak yang ditempuh oleh salah satu mata potong atau pisau dalam mm/menit. Kecepatan potong merupakan suatu harga yang diperlukan dalam menentukan kecepatan
commit to user
potong ditentukan oleh jenis alat potong dan jenis benda kerja yang dipotong:
1000
Vs
(mm/menit)
c) Pemakanan (Feed Rate)
Pemakanan atau penyayatan pada mesin CNC milling dapat dilakukan searah jarum jam atau berlawanan dengan jarum jam. Proses penyayatan pada mesin CNC milling memiliki kesamaan pada proses bubut, rumus empirik gaya dan momen puntir dalam proses milling juga ditentukan oleh tebal geram yang terpotong. Geram yang terjadi pada proses pemakanan di mesin CNC milling berbentuk koma.
Ukuran pemakanan (feed) dapat dihitung dengan satuan feed tiap putaran, ini tergantung bahan apa yang akan disayat oleh tiap mata pisau milling.
6=
(mm/rev)
Keterangan: f = laju makan (mm/rev)
6 = rata- rata kecepatan pemakanan (mm/menit) n = jumlah putaran (rpm)
d) Kedalaman Pemakanan (Depth of Cut)
Kedalaman pemakanan merupakan kedalaman pemotongan yang dilakukan oleh pahat/ pisau.
(mm atau inchi) Keterangan: D o = diameter awal benda kerja (mm atau inchi)
Df = diameter akhir benda kerja (mm atau inchi)
commit to user
b. Pahat Pahat adalah suatu alat yang digunakan untuk menyayat atau memotong bagian dari benda kerja yang ingin dihilangkan. Ada berbagai jenis pahat yang digunakan pada mesin CNC milling sesuai dengan kebutuhan dan keinginan dari operator mesin. Tetapi secara umum pahat pada mesin CNC milling dapat dibedakan menjadi 3 macam yaitu: Flat, Toroid dan Ball Nose.
1) Pahat Flat
Pahat flat mempunyai permukaan datar dan runcing pada bagian sisi ujungnya, pahat ini biasanya digunakan untuk meratakan permukaan pada benda kerja. Pahat flat juga cocok digunakan untuk proses roughing (pemakanan kasar) ini dikarenakan ujung pahat yang runcing, sehingga lebih tajam apabila digunakan untuk menyayat benda kerja.
Gambar 2. Pahat Flat (Sumber: Kiswanto dan Zulhendri, 2007)
2) Pahat Toroid
Pahat toroid mempunyai permukaan yang datar dan pada bagian sisi tepinya terdapat radius, sehingga pahat ini dapat digunakan untuk proses roughing dan dapat digunakan untuk proses semi finishing. Permukaannya yang datar dapat digunakan untuk meratakan permukaan benda kerja yang membutuhkan bentuk datar. Ujungnya yang terdapat radius dapat digunakan untuk proses finishing.
commit to user
Gambar 3. Pahat Toroid (Sumber: Kiswanto dan Zulhendri, 2007)
3) Pahat Ball Nose
Pahat ball nose memiliki bentuk permukaan berupa radius mulai dari ujung hingga sisi tepinya. Pahat ini digunakan untuk proses finishing pada permukaan benda 3D, hal ini dilakukan untuk memperoleh hasil yang halus dan rata pada permukaan cekung dan cembung. Hasil proses Roughing dengan mesin CNC milling dengan pahat Flat menghasilkan sisi cekung dan cembung yang bertingkat-tingkat, maka dibutuhkan proses finishing dengan menggunakan pahat Ball Nose untuk menghilangkan tingkatan-tingkatan pada benda kerja.
Gambar 4. Pahat Ball Nose (Sumber: Kiswanto dan Zulhendri, 2007)
c. Kayu
1) Macam-macam Jenis Produk Kayu Olahan
Sekarang ini banyak sekali produk yang terbuat dari bahan kayu, seperti : mainan anak-anak, benda-benda furniture, peralatan sekolah, dan lain-lain. Tetapi tidak semua jenis kayu yang bagus untuk diolah. Adapun jenis-jenis kayu yang dapat diolah sebagai berikut:
commit to user
a) Kayu Jati
Kayu jati merupakan jenis kayu yang paling banyak diminati karena serat dan teksturnya yang paling indah. Karakteristiknya yang kuat, stabil serta tahan lama menjadikan kayu ini pilihan utama dalam bahan material bangunan. Kayu jati juga termasuk kelas awet dan kuat
I dan II. Kayu jati juga kayu yang tahan dari jamur, rayap dan serangga lainnya karena kandungan minyak yang terdapat pada kayu.
b) Kayu Merbau Kayu merbau merupakan salah satu jenis kayu yang cukup kuat dan keras. Kayu merbau juga stabil sebagai alternatif perbandingan dengan kayu jati. Termasuk juga dalam kelas awet dan kuat I dan II. Merbau juga sudah terbukti terhadap ancaman berbagai jenis serangga. Warna kayu merbau cokelat kemerahan dan terkadang ada highlight kuning. Kayu merbau biasanya difinishing dengan melamin warna gelap atau tua.
c) Kayu Mahoni
Kayu mahoni mempunyai tekstur yang cukup halus, seratnya indah dan berwarna merah muda sampai merah tua. Biasanya digunakan sebagai elemen dekorasi ruangan. Termasuk kayu dengan kelas awet III tetapi mempunyai kelas kuat II dan III.
d) Kayu Bangkirai Kayu bangkirai merupakan jenis kayu yang cukup awet dan kuat, dimana kayu bangkirai ini mempunyai kualitas kelas awet I, II,
III dan mempunyai kelas kuat I,II. Sifat kerasnya juga disertai sifat kegetasan yang tinggi pula, hingga mudah muncul retak rambut dipermukaannya. Pada kayu ini sering ditemukan pin hole. Retak rambut dan pin hole ini dapat ditutupi dengan wood filler. Pin hole tidak mengurangi kekuatan dari kayu bangkirai ini sendiri. Kekuatan dari kayu bangkirai bisa digunakan sebagai material konstruksi berat seperti atap kayu selain itu kayu bangkirai juga tahan terhadap cuaca.
commit to user
e) Kayu Kamper
Kayu kamper sejak lama sudah menjadi alternatif bahan bangunan yang harganya lebih terjangkau. Meski tidak setahan kayu jati dan sekuat bangkirai, kamper mempunyai serat yang halus dan indah sehingga sering menjadi pilihan bahan membuat pintu panil dan jendela. Karena tingkat kegetasannya lebih rendah dibandingkan dengan kayu bangkirai maka retak rambut jarang ditemui. Karena tidak sekeras bangkirai, kecenderungan berubah bentukpun juga besar, sehingga tidak disarankan untuk pintu dan jendela yang terlalu lebar dan tinggi.
f) Kayu Meranti Merah
Kayu meranti merah termasuk jenis kayu yang keras, warnanya merah muda tua hingga merah muda pucat, namun tidak sepucat meranti putih. Tekstur dari meranti merah tidak halus selain itu tidak tahan terhadap cuaca, sehingga tidak disarankan untuk dipakai diluar ruangan. Kayu meranti merah termasuk dalam kelas awet III, IV tetapi mempunyai kelas kuat II, IV.
g) Kayu Sonokeling Kayu sonokeling mempunyai serat kayu yang sangat indah, berwarna ungu berloreng hitam atau hitam keunguan yang berbelang dengan coklat kemerahan. Kayu sonokeling selain indah dan kuat juga awet sehingga dapat dipergunakan sebagai material konstruksi bangunan. Kayu ini termasuk dalam kelas Awet I dan Kelas Kuat II.
h) Kayu Sungkai Kayu sungkai teksturnya cukup halus, seratnya indah dan berwarna kuning pucat. Kayu sungkai sering digunakan sebagai bahan dari elemen dekoratif. Kayu sungkai mempunyai kelas Awet III dan kelas Kuat II, III. Diameter pohon sungkai tidak terlalu besar.
commit to user
i) Kayu Kelapa
Kayu kelapa adalah salah satu sumber kayu alternatif baru yang berasal dari perkebunan kelapa yang sudah tidak dapat menghasilkan lagi (berumur 60 tahun ke atas) sehingga harus ditebang agar bisa diganti dengan bibit yang baru. Pohon kelapa termasuk dalam jenis palem. Struktur pohon kelapa berupa serat yang berbentuk garis-garis pendek. Pada pohon kelapa tidak ditemukan alur serat lurus dan serat mahkota.
2) Kayu Jati
Menurut pernyataan Sumarna (2002) nama ilmiah dari jati adalah Tectona grandis, Linn F. Salah satu kegunaan yang mengagumkan dari kayu jati adalah kemampuannya bertahan di segala macam kondisi cuaca. Furniture yang digunakan untuk exterior tidak memerlukan cat ataupun pernis. Badai salju, hujan yang lebat maupun panas tropis tidak dapat mengalahkan kekuatan jati. Jati adalah salah satu dari beberapa kayu di dunia yang mempunyai minyak alami untuk menangkal air dan menjaga kayu dari kerutan, retak ataupun pecah. Jati sangat tahan terhadap lapuk dan secara alami tahan terhadap rayap (Utomo, 2006: 3).
a) Struktur Kayu
Gambar 5. Bagian-bagian Kayu (Sumber: Dumanauw, 1990: 3)
commit to user
b) Sifat-sifat Kayu Jati
Menurut Mandang dan Pandit (2002), Jati merupakan kayu yang agak keras dan agak berat. Bagian teras berwarna kuning emas kecoklatan sampai coklat kemerahan, mudah dibedakan dari gubal yang berwarna putih agak keabu-abuan. Kayu bercorak dekoratif yang indah karena mempunyai lingkaran tumbuh yang jelas yang dapat dilihat baik pada bidang lintang, radial maupun tangensial. Tekstur kayu agak kasar sampai kasar dan tidak rata. Arah serat lurus, bergelombang sampai agak berpadu. Berat jenis kayu rata-rata 0,67 (0,62 s/d 0,75) dengan kelas awet I-II, dan kelas kuat II (Utomo, 2006: 4).
Martawijaya et al. (1995) berpendapat bahwa kayu jati mudah dikerjakan, baik dengan mesin maupun dengan alat tangan. Jika alat-alat yang digunakan cukup tajam dapat dikerjakan sampai halus, tetapi bidang transversal harus dikerjakan dengan hati-hati karena kayunya agak rapuh. Kayu jati dapat divernis dan dipelitur dengan baik (Utomo, 2006: 4).
c) Kekerasan Kayu
Kekerasan kayu adalah suatu ukuran kekuatan kayu menahan gaya yang membuat takik atau lekukan padanya. Hal ini merupakan suatu pertimbangan menentukan suatu jenis kayu untuk digunakan sebagai lantai rumah, balok pengerasan, pelincir sumbu, dan lain-lain. Kekerasan dalam arah sejajar serat pada umumnya melampaui kekerasan kayu dalam arah yang lain (Dumanauw, 1990: 25).
d) Kadar Air Kayu
Kadar air kayu (Ka) adalah banyaknya air yang terkandung pada sepotong kayu (Dumanauw, 1990: 30). Pengujian untuk mengetahui kadar air kayu dilakukan dengan menyiapkan benda uji yang ditimbang berat awal (Wb), kemudian dimasukkan ke dalam oven dengan suhu 103 ± 2 °C selama 24 jam dan ditimbang kembali untuk mengetahui berat akhir kering oven (Wo). Besar kadar air dihitung dengan rumus:
commit to user
Ka =
x 100%
Keterangan: Ka = kadar air (%) Wb = berat awal sebelum dioven (gram) Wo = berat kering tanur (setelah dioven) (gram)
e) Pemotongan Kayu
Pohon yang ditebang menjadi balok atau log dapat langsung difungsikan, misalnya untuk dijadikan jembatan sederhana. Membuat suatu konstruksi atau produk yang halus, kayu harus dipotong manjadi balok atau papan (Lensufiie, 2008:15).
Secara umum, memotong kayu dapat dilakukan pada tiga arah, yaitu:
a) Arah radial
b) Arah longitudinal
c) Arah tangensial
Gambar 6. Sketsa Arah Potong Serat Kayu (Sumber: Lensufiie, 2008:16)
Gambar 7. Arah Potong Serat Kayu (Sumber: Sahara, 2010)
commit to user
Kekuatan kayu yang menahan beban ternyata lebih besar pada arah sumbu longitudinal daripada arah-arah yang lain. Demikian pula aliran zat cair lebih cepat dan lebih mudah pada arah longitudinal daripada arah sumbu radial dan tangensial. Sebaliknya, kembang susut kayu yang terbesar terdapat pada arah tangensial. Muai termal kayu juga berbeda arah tangensial, radial dan longitudinal. Arah tangensial adalah garis singgung cincin-cincin pertumbuhan, arah radial adalah tegak lurus pada cincin- cincin pertumbuhan, sedangkan arah longitudinal adalah sejajar serat-serat (Gambar 7).
Muai termal arah tangensial dan radial lebih besar daripada arah longitudinal, karena muai termal arah longitudinal hampir tidak tergantung pada berat jenis. Penyusutan dan kekuatan arah tangensial, radial dan longitudinal juga tidak sama. Pada arah tangensial dan radial penyusutan cukup tinggi, sedangkan pada arah longitudinal tidak tinggi. Kekuatan arah longitudinal ± 20 kali kekuatan tarik arah radial, karena perpatahan terjadi dalam sel trachied yang memanjang. Berat jenis meningkat untuk kadar lembab tertentu, berarti meningkatnya ketebalan sel dinding dan kenaikannya sebanding dengan kekuatan longitudinal. Kekuatan dalam arah melintang akan meningkat untuk kadar lembab tertentu, karena makin padat kayu makin kecil kemungkinan untuk patah dalam arah sejajar dengan sel trachied yang kosong.
Pemotongan kayu bulat untuk menjadi papan atau balok biasanya menggunakan gergaji pita (belt saw). Ada beberapa posisi potong kayu bulat, yaitu:
commit to user
Gambar 8. Potongan Kayu (Sumber: Lensufiie, 2008:16)
Dari gambar 8, diperoleh empat jenis potongan papan dan tiga jenis potongan balok, yaitu:
Gambar 9. Jenis Potongan Kayu (Sumber: Lensufiie, 2008:17)
Kayu yang dipotong menjadi papan memiliki tiga motif, seperti terlihat pada gambar di bawah, yaitu:
a) Papan tengah kayu
b) Papan potongan tangensial
c) Papan potongan radial
Keterangan:
a. Papan Flat Sawn Tangensial b. Papan Quarter Sawn Semi Radial c. Papan Quarter Sawn Radial/ Rift Sawn d. Papan Tengah/ Hati e. Balok Radial Sawn
f. Balok Quarter Sawn Semi Radial g. Balok Back Sawn Flat Radial
commit to user
Gambar 10. Motif Potongan Kayu (Sumber: Lensufiie, 2008:17)
Papan potongan tangensial memiliki motif yang lebih bagus, sedangkan papan potongan radial memiliki struktur kayu yang lebih kuat.
d. Metrologi Konfigurasi Permukaan
Metrologi geometri adalah ilmu dan teknologi untuk melakukan pengukuran karakteristik geometri suatu produk dengan alat ukur. Cara pengkurannya pun harus dilakukan sesuai prosedur, sehingga data pengukuran dan analisis data menghasilkan harga yang dianggap sebagai nilai terdekat dengan geometri yang sesungguhnya. Metrologi geometri meliputi ukuran, bentuk, posisi, dan kekasaran permukaan pada produk.
Permukaan adalah batas yang memisahkan antara benda padat dengan sekelilingnya. Konfigurasi permukaan merupakan suatu karakteristik geometri golongan mikrogeometri. Makrogeometri adalah permukaan secara keseluruhan yang membuat bentuk atau rupa yang spesifik misalnya permukaan poros, lubang, sisi dan lain-lain yang tercakup pada elemen geometri ukuran, bentuk dan posisi (Rochim, 2001: 52).
Karakteristik suatu permukaan memegang peranan penting dalam perancangan komponen mesin atau peralatan. Biasanya karakteristik suatu permukaan perlu dinyatakan dengan jelas, misalnya dalam kaitannya dengan gesekan, keausan, pelumasan ketahanan lelah, perekatan dua atau lebih
Keterangan:
1) Papan tengah kayu
2) Papan potongan tangensial
3) Papan potongan radial
commit to user
komponen mesin dan sebagainya. Surface roughness memegang peranan yang cukup penting dengan ketahanan kontak (contact resistance).
Ketidakteraturan konfigurasi permukaan ditinjau dari profilnya diuraikan menjadi beberapa tingkat (Tabel 2), tingkat pertama merupakan ketidakteraturan makrogeometri, yaitu keseluruhan permukaan yang membuat bentuk. Tingkat kedua, yaitu yang disebut dengan gelombang (waviness), merupakan ketidakteraturan yang periodik dengan panjang gelombang yang jelas lebih besar dari kedalamannya (amplitude). Tingkat ketiga, yaitu alur (groove) dan tingkat keempat adalah serpihan (flaw) dan keduanya lebih dikenal dengan istilah kekasaran (roughness). Tabel 2. Ketidakteraturan Suatu Profil (Konfigurasi Penampang Permukaan)
(Sumber: Rochim, 2001: 55)
Tingkat
Profil Terukur, Bentuk Grafik Hasil
Pengukuran
Istilah
Contoh Kemungkinan Penyebabnya
Kesalahan bentuk (form error)
Kesalahan bidang pembimbing mesin perkakas dan benda kerja, kesalahan pencekaman benda kerja.
Gelombang (waviness)
Kesalahan bentuk perkakas, penyenteran perkakas, getaran dalam proses permesinan.
Alur (grove)
Jejak atau bekas pemotongan (bentuk ujung pahat, gerak makan).
Serpihan (flakes)
Proses pembentukan geram.
Kekasaran permukaan (surface roughness)
Kombinasi ketidak teraturan tingkat 1 sampai 4
commit to user
Kekasaran permukaan (surface roughness) dibedakan menjadi dua, yaitu:
1) Ideal surface roughness Ideal surface roughness adalah kekasaran ideal (terbaik) yang bisa
dicapai dalam suatu proses permesinan dengan kondisi ideal.
2) Natural surface roughness Natural surface roughness adalah kekasaran alamiah yang terbentuk dalam proses pemesinan karena adanya berbagai faktor yang mempengaruhi proses pemesinan tersebut.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kekasaran ideal di antaranya:
a) Getaran yang terjadi pada mesin
b) Ketidaktepatan gerakan bagian-bagian mesin
c) Ketidakteraturan feed mechanism
d) Adanya cacat pada material
e) Gesekan antara chip dan material
Gambar 11. Profil Kekasaran Permukaan (Sumber: Rochim, 2001: 56)
Parameter amplitudo kekasaran permukaan yang dipakai di industri ada macam tipe, seperti roughness average (Ra), root-mean-square roughness (Rq), dan maximum peak-to-valley roughness (Ry atau R max ). Parameter yang digunakan dalam penelitian ini adalah Ra, karena parameter ini dianggap paling cocok untuk proses pemesinan dan lebih sensitif terhadap penyimpangan yang terjadi pada proses pemesinan (Daniel, 2010). Kekasaran rata-rata (average roughness) Ra, adalah nilai integral absolut
commit to user
dari tinggi profil kekasaran sepanjang pengamatan seperti gambar 12. Menurut Taufiq Rochim (2001), Ra adalah harga rata-rata aritmetik dibagi harga absolutnya jarak antara profil terukur dengan profil tengah dirumuskan sebagai berikut:
|Š μm
Dimana : R a = simpangan rerata perhitungan dari rata-rata garis L = panjangnya sampling y = ordinat kurva profil
Penelitian ini menggunakan alat ukur Surface Roughness Tester. Bekerjanya alat ukur ini karena adanya detektor yang berupa jarum untuk meraba permukaan yang akan diukur.
Jarum Detektor
Gambar 12. Jarum Detektor
Pendeteksian dapat dilakukan 3 parameter, Ra, Rz, dan Rmax dalam spesifikasi DIN ato ISO/JIS. Dalam metode DIN ketiga parameter dapat ditentukan dari profil kekasaran yang ditampilkan. Menurut ISO/JIS model parameter Ra dapat ditentukan dari profil kekesatan, sedangkan parameter Rz dan Rmax ditentukan tidak melalui tampilan. Hasil pengukuran tersebut akan muncul pada layar monitor alat tersebut berupa grafik maupun angka.
Gambar 13. Surfcoder SE-1700 Roughness Tester
commit to user
e. Metode Taguchi
Salah satu pengendalian kualitas secara Off-line Quality Control adalah Metode Taguchi dengan penggagasnya adalah Genichi Taguchi. Dalam penelitiannya, Taguchi menggunakan desain percobaan yaitu rancangan fraksional factorial (Wuryandari, et al., 2009: 81). Metode Taguchi adalah metode eksperimen yang bertujuan untuk memperbaiki kualitas produk dan proses dalam waktu yang bersamaan menekan biaya dan sumber daya seminimal mungkin sehingga dicapai kondisi yang optimal dan efisien (Soejanto, 2009). Cara yang digunakan dalam desain eskperimen Taguchi adalah Orthoginal array untuk mempelajari layout desain parameter dan Signal to Noise Ratio (S/N Ratio) untuk indikator kualitas dan meminimalkan sensitivitas karakteristik kualitas. Taguchi menyusun Orthogonal Array (OA) untuk tata letak eksperimennya. Tabel OA dapat digunakan untuk menentukan kontribusi setiap faktor yang berpengaruh terhadap kualitas dan dapat diketahui tingkat faktor yang memberikan hasil yang optimal. Dengan OA untuk tata letak eksperimennya, maka tidak semua perlakuan dijalankan atau dengan kata lain, runnya dapat dipersingkat sehingga biaya, waktu dan materi percobaan dapat dikurangi.
Keunggulan atau kelebihan metode Taguchi adalah (Soejanto, 2009: 16-17):
1) Desain eksperimen Taguchi lebih efisien, karena memungkinkan untuk
melaksanakan penelitian yang melibatkan banyak faktor dan jumlah.
2) Desain eksperimen Taguchi memungkinkan diperolehnya suatu proses
yang menghasilkan produk yang konsisten dan kokoh terhadap faktor yang tidak dapat dikontrol.
3) Metode Taguchi menghasilkan kesimpulan mengenai respon faktor-
faktor dan level faktor-faktor kontrol yang menghasilkan nilai optimum.
Ada tiga tahapan utama desain eksperimen Taguchi dengan pendekatan ekperimen, yaitu:
commit to user
1) Tahap Perencanaan Tahap perencanaan merupakan tahap terpenting seorang peneliti harus menentukan ke mana penelitian ini akan dibawa. Adapun kegiatan yang termasuk dalam tahap ini adalah:
a) Perumusan Masalah
Perumusan masalah digunakan untuk mengidentifikasi atau merumuskan masalah yang akan diselidiki dalam eksperimen.
b) Tujuan Eksperimen Tujuan eksperimen merupakan tujuan yang melandasi eksperimen untuk menjawab apa yang telah dinyatakan dalam perumusan masalah, yaitu mencari sebab yang menjadi akibat dari masalah yang diamati.
c) Penentuan Variabel Terikat
Variabel terikat adalah variabel yang perubahannya tergantung pada variabel lain. Variabel inilah nantinya akan menjadi tujuan penelitian.
d) Identifikasi Faktor-faktor (Variabel Bebas) Variabel bebas adalah variabel yang mempengaruhi variabel terikat, baik secara positif atau negatif. Pada tahap ini akan dipilih faktor-faktor mana saja yang akan diselidiki pengaruhnya terhadap variabel tak bebas. Diagram Ishikawa (fishbone diagram) merupakan metode yang paling sering digunakan untuk mengidentifikasi faktor- faktor yang potensial. Pengaruh utama (variabel bebas) diurutkan penyebabnya yang mungkin berpengaruh pada variabel bebas yang diamati. Akibat ada di sebelah kanan dan sebab berada di sebelah kirinya dengan garis miring penghubung (Soejanto, 2009: 22).
commit to user
Gambar 14. Diagram Ishikawa faktor-faktor yang Berpengaruh pada
Kekasaran Permukaan
e) Pemisahan Faktor Kontrol dan Faktor Gangguan
Faktor kontrol adalah faktor yang nilainya dapat diatur atau dikendalikan. Faktor gangguan adalah faktor yang nilainya tidak dapat diatur atau dikendalikan.
f) Penentuan Jumlah Level dan Nilai Level Faktor
Tahap penentuan jumlah level untuk ketelitian hasil eksperimen dan biaya penelitian menjadi yang terpenting. Semakin banyak level yang diteliti, maka akan semakin akurat data yang dihasilkan tetapi akan semakin tinggi biayanya.
g) Perhitungan Derajat Kebebasan Penghitungan derajat kebebasan dilakukan untuk menghitung jumlah minimum eksperimen yang dilakukan untuk menyelidiki faktor yang diamati.
h) Pemilihan Matriks Ortogonal Pemilihan matriks orthogonal sangat tergantung dari jumlah level dan derajat kebebasan yang digunakan. Penentuan matriks
commit to user
ortogonal yang dipilih akan mempengaruhi total jumlah derajat kebebasan.