Toleransi machining menjadi salah satu aspek penting dalam proses produksi part mesin. Toleransi machining menentukan batas penyimpangan ukuran yang masih diperbolehkan dari ukuran yang tercantum pada drawing. Semakin presisi suatu komponen, biasanya semakin ketat pula toleransi yang harus dicapai.
Apa Itu Toleransi Machining?
Toleransi machining adalah batas variasi ukuran yang masih dianggap dapat diterima pada sebuah komponen setelah melalui proses machining seperti milling, turning, drilling, grinding, maupun CNC machining.
Sebagai contoh, sebuah shaft pada drawing memiliki diameter 20 mm ±0,02 mm. Artinya diameter aktual shaft masih dapat diterima selama berada di antara 19,98 mm hingga 20,02 mm.
Dalam praktiknya, hampir tidak mungkin menghasilkan setiap komponen dengan ukuran yang benar-benar sama hingga tanpa selisih sama sekali. Faktor mesin, tooling, material, temperatur, metode pengukuran, hingga kondisi proses dapat menyebabkan sedikit variasi.
Karena itulah toleransi ditentukan agar komponen tetap dapat memenuhi fungsi yang diinginkan meskipun terdapat penyimpangan ukuran dalam batas tertentu.
Baca juga: Proses CNC Machining dari Drawing hingga Menjadi Komponen
Mengapa Toleransi Penting untuk Part Mesin?
Toleransi bukan hanya angka yang dicantumkan pada drawing. Nilai tersebut berhubungan langsung dengan fungsi sebuah komponen ketika dipasang pada mesin. Beberapa alasan toleransi sangat penting antara lain:
1. Memastikan Part Bisa Dipasang
Banyak komponen mesin bekerja dengan pasangan tertentu, seperti shaft dengan bearing, pin dengan hole, atau gear dengan shaft.
Jika diameter shaft terlalu besar, komponen mungkin sulit masuk ke bearing. Sebaliknya, jika terlalu kecil, dapat muncul kelonggaran berlebih yang menyebabkan getaran. Toleransi membantu memastikan kedua komponen tetap memiliki hubungan ukuran yang sesuai.
2. Menjaga Akurasi Gerakan Mesin
Pada mesin yang memiliki sistem bergerak, selisih ukuran kecil dapat memengaruhi posisi, kehalusan gerakan, hingga akurasi produksi.
Contohnya terdapat pada guide, spindle, slider, fixture, maupun komponen rotary. Semakin tinggi kebutuhan presisinya, semakin penting pula kontrol toleransi selama proses machining.
3. Mengurangi Risiko Keausan
Clearance yang terlalu besar dapat menyebabkan benturan atau getaran saat komponen bekerja.Sebaliknya, clearance yang terlalu kecil dapat meningkatkan gesekan dan temperatur.
Dengan menentukan toleransi secara tepat, hubungan antarpart dapat dibuat sesuai fungsi sehingga risiko keausan prematur dapat dikurangi.
4. Memudahkan Penggantian Spare Part
Dalam industri, sebuah spare part idealnya dapat diganti tanpa harus melakukan banyak penyesuaian ulang. Karena itu, komponen yang dibuat berdasarkan drawing perlu mengikuti dimensi serta toleransi yang telah ditentukan.
Hal ini menjadi semakin penting pada produksi spare part dalam jumlah lebih dari satu karena setiap unit harus memiliki ukuran yang konsisten.
Apa Perbedaan Dimensi dan Toleransi?
Dimensi menunjukkan ukuran nominal suatu komponen, sedangkan toleransi menunjukkan batas penyimpangan yang masih diperbolehkan. Misalnya terdapat drawing dengan spesifikasi diameter 50 mm ±0,05 mm. Angka 50 mm merupakan dimensi nominal, sedangkan ±0,05 mm adalah toleransinya.
Artinya hasil machining tidak harus tepat 50,000 mm, tetapi masih dapat diterima selama berada dalam rentang 49,95 mm sampai 50,05 mm. Konsep ini memungkinkan proses manufaktur tetap realistis tanpa mengabaikan kebutuhan presisi komponen.
Semakin Kecil Toleransi, Apakah Semakin Baik?
Belum tentu. Toleransi yang sangat kecil memang menunjukkan kebutuhan presisi yang tinggi, tetapi tidak semua part membutuhkan toleransi ketat.
Sebagai contoh, bracket atau frame tertentu mungkin cukup menggunakan toleransi yang lebih longgar karena tidak berhubungan langsung dengan gerakan presisi. Sebaliknya, shaft bearing, spindle, bushing, gear seat atau komponen pengarah dapat membutuhkan toleransi lebih ketat.
Menentukan toleransi terlalu sempit tanpa kebutuhan fungsional juga dapat meningkatkan waktu produksi dan biaya machining. Operator mungkin membutuhkan proses tambahan, cutting parameter yang lebih hati-hati hingga penggunaan mesin atau alat ukur dengan tingkat presisi lebih tinggi. Karena itu, toleransi sebaiknya ditentukan berdasarkan fungsi part.
Faktor yang Memengaruhi Akurasi Toleransi Machining
Mencapai toleransi tertentu tidak hanya bergantung pada mesin CNC. Beberapa faktor lain juga memiliki pengaruh besar.
Kondisi mesin seperti backlash, kondisi spindle, dan akurasi axis dapat memengaruhi hasil machining secara langsung. Selain itu, kondisi cutting tool juga perlu diperhatikan karena tool yang sudah aus dapat menyebabkan perubahan dimensi, menurunkan kualitas surface finish, dan membuat hasil pemotongan menjadi tidak konsisten.
Karakteristik material turut menentukan tingkat akurasi yang dapat dicapai. Aluminium, stainless steel, carbon steel, dan engineering plastic memiliki respons yang berbeda terhadap proses cutting maupun perubahan temperatur. Panas yang muncul selama proses machining juga dapat menyebabkan material mengalami ekspansi, terutama pada pekerjaan dengan toleransi yang sangat ketat.
Selain proses pemotongan, metode pengukuran juga menjadi faktor penting. Penggunaan alat seperti caliper, micrometer, height gauge, maupun alat inspeksi lainnya harus disesuaikan dengan tingkat presisi yang dibutuhkan agar hasil machining dapat diverifikasi secara akurat.
Hubungan Toleransi dengan CNC Machining
CNC machining banyak digunakan untuk menghasilkan komponen dengan tingkat repeatability dan presisi yang tinggi.
Program CNC memungkinkan pergerakan tool dikontrol berdasarkan koordinat yang sudah ditentukan. Namun demikian, hasil akhir tetap harus diverifikasi melalui proses measurement dan inspection.
Karena itu, pembuatan part mesin presisi biasanya melibatkan beberapa tahapan mulai dari membaca drawing, menentukan metode machining, memilih tooling, proses cutting hingga pemeriksaan dimensi akhir.
Jika perusahaan Anda membutuhkan pembuatan komponen, spare part atau mesin custom berdasarkan spesifikasi tertentu, Anda dapat melihat layanan dari PT Eitama Industrial Machinery untuk kebutuhan manufaktur dan engineering industri.
View this post on Instagram
FAQ Seputar Toleransi Machining
1. Berapa toleransi yang umum digunakan dalam proses machining?
Tidak ada satu nilai toleransi yang berlaku untuk semua komponen. Toleransi dapat berbeda tergantung fungsi part, jenis material, metode machining dan tingkat presisi yang dibutuhkan. Komponen struktural biasanya dapat menggunakan toleransi lebih longgar, sedangkan shaft, bushing atau bearing seat dapat membutuhkan toleransi yang lebih ketat.
2. Apakah mesin CNC selalu menghasilkan ukuran yang 100% sama?
Tidak. Mesin CNC memiliki tingkat repeatability dan akurasi yang tinggi, tetapi hasil akhir tetap dapat dipengaruhi oleh kondisi mesin, keausan cutting tool, temperatur, material dan metode pengukuran. Karena itu, inspeksi dimensi tetap diperlukan setelah proses machining.
3. Apa yang terjadi jika hasil machining berada di luar toleransi?
Part yang berada di luar batas toleransi dapat mengalami masalah saat assembly atau ketika digunakan. Komponen bisa terlalu longgar, terlalu rapat, tidak sejajar atau tidak dapat dipasang sama sekali. Dalam kondisi tertentu, part perlu dilakukan rework atau dibuat ulang.
4. Apakah toleransi machining dapat ditentukan tanpa drawing?
Bisa, tetapi idealnya terdapat drawing atau spesifikasi teknis sebagai referensi. Jika drawing tidak tersedia, dimensi dan toleransi dapat dianalisis dari sample part, fungsi komponen serta pasangan part yang terkait. Untuk komponen tertentu, proses reverse engineering juga dapat digunakan.
5. Apa perbedaan toleransi ukuran dan geometric tolerance?
Toleransi ukuran mengatur batas penyimpangan dimensi seperti diameter, panjang atau ketebalan. Sementara geometric tolerance mengatur aspek geometri komponen seperti flatness, parallelism, perpendicularity, concentricity dan posisi. Keduanya dapat digunakan secara bersamaan pada part yang membutuhkan tingkat presisi tinggi.
