Karakteristik Geometri

Karakteristik geometrik (misalnya : besarnya kelonggaran antara komponen yang berpasangan) berhubungan dengan karakteristik fungsional. Karakteristik fungsional mesin tidak tergantung pada karakteristik geometrik saja, tetapi dipengaruhi juga oleh : kekuatan, kekerasan, struktur metalografi, dan sebagainya yang berhubungan dengan karakteristik material. Komponen mesin hasil proses pemesinan bercirikan karakteristik geometrik yang teliti dan utama. Karakteristik geometrik tersebut meliputi: ukuran, bentuk, dan kehalusan permukaan.

Sebetulnya, untuk memperoleh suatu produk yang memiliki karakteristik geometris ideal menurut ukuran yang dapat diperbuat oleh manusia tidaklah semata-mata dipengaruhi oleh proses pengerjaannya pada mesin, melainkan juga dipengaruhi oleh bagaimana manusia merencanakannya dan bagaimana pula kondisi materialnya. Oleh karena itu, bagian perencanaan suatu komponen sudah seharusnya memperhatikan tentang perbedaan-perbedaan ukuran yang diizinkan sehingga fungsi dari komponen yang dibuat terpenuhi sesuai dengan tujuan. Jadi, bagian perencanaan harus memperhatikan masalah kualitas desain. Di samping itu perlu pula diperhatikan masalah kualitas materialnya. Bagaimana kekuatannya, bagaimana kekerasannya, dan sebagainya. Karena, kualitas material juga akan berpengaruh pada kuaitas fungsional. Dengan demikian, apabila bagian perencanaan telah merencanakan suatu komponen dengan perhitungan-perhitungan tertentu, kemudian dalam proses pengerjaannya pada mesin perkakas dapat mengurangi sekecil mungkin adanya penyimpangan-penyimpangan, maka dapat diharapkan diperolehnya suatu produk yang memiliki karakteristik geometris ideal menurut ukuran kemampuan-kemampuan manusia. Dan sekaligus dengan cara ini pula maka kualitas fungsional dari komponen yang dibuat bisa dipenuhi sesuai dengan tujuan. Sebagai hasil terbesar dari usaha-usaha manusia mengurangi adanya penyimpangan dalam proses pengerjaan suatu produk adalah munculnya prinsip dasar dalam dunia industri yaitu pembuatan komponen yang memiliki sifat mampu tukar (interchangeability). Salah satu contoh sederhana dari pembuatan komponen dengan sifat mampu tukar adalah pembuatan poros dan roda sudu pompa sentrifugal. Poros dan lubang roda sudu yang dibuat sengaja diberi kelonggaran tertentu. Namun kelonggaran tersebut masih dalam batas-batas maksimum dan minimum.

Dengan demikian, poros dan roda sudu tersebut masih tetap dapat dipasangkan. Sudah tentu dari kelonggaran ini terjadi variasi perbedaan besarnya beban penekanan. Akan tetapi, karena perbedaan penekanan itu sudah diperhitungkan maka kualitas fungsional dari pompa tersebut tetap dapat dipenuhi.


Dengan menggunakan prinsip dasar adanya komponen yang mempunyai sifat mampu tukar seperti tersebut di atas, ternyata ada beberapa keuntungan ditinjau dari proses produksi. Keuntungan-keuntungan tersebut antara lain adalah:

1. Lamanya waktu produksi setiap unit mesin dapat dikurangi karena waktu untuk proses perakitan menjadi lebih cepat.
2. Pembuatan komponen-komponen mesin dapat dilakukan secara terpisah di pabrik lain. Dengan demikian dapat dimungkinkan adanya jalinan kerja sama antar pabrik.
3. Pembuatan suku cadang dapat dilakukan dalam jumlah yang besar dan biayanya juga menjadi murah. Suku cadang ini didistribusikan ke berbagai tempat sebagai persediaan untuk reparasi. Ini mengakibatkan waktu dan biaya reparasi menjadi turun.
4. Proses pengelolaan produksi menjadi lebih mudah, kualitas produksi juga dapat dijaga, bahkan dapat ditingkatkan.

Dari pembahasan di atas maka dapat disimpulkan bahwa antara kualitas geometris dan kualitas fungsional suatu komponen terdapat hubungan yang sangat penting. Untuk mendapatkan kualitas fungsional yang tepat maka kualitas geometris harus diperhatikan. Untuk mendapatkan komponen yang berkualitas geometris menurut ukuran manusia maka pada proses pembuatannya harus berusaha mengurangi penyimpangan-penyimpangan termasuk di dalamnya penggunaan metode pengukuran. Sudah tentu, untuk dapat melakukan pengukuran perlu diketahui pula sistem dan standar pengukuran yang berlaku di bidang industri.

Karakteristik geometrik yang ideal :

• Ukuran yang teliti,
• Bentuk yang sempurna dan
• Permukaan yang halus sekali 

Dalam praktek tidak mungkin tercapai karena ada penyimpangan yang terjadi, yaitu :

1. Penyetelan mesin perkakas

2. Pengukuran dimensi produk

3. Gerakan mesin perkakas

4. Keausan pahat

5. Perubahan temperatur

6. Besarnya gaya pemotongan.
 

Penyimpangan yang terjadi selama proses pembuatan memang diusahakan seminimal mungkin, akan tetapi tidak mungkin dihilangkan sama sekali. Untuk itu dalam proses pembuatan komponen mesin dengan menggunakan mesin perkakas diperbolehkan adanya penyimpangan ukuran maupun bentuk. Terjadinya penyimpangan tersebut misalnya terjadi pada pasangan poros dan lubang.

Agar poros dan lubang yang berpasangan nantinya bisa dirakit, maka ditempuh cara sebagai berikut :

1. Membiarkan adanya penyimpangan ukuran poros dan lubang, Pengontrolan ukuran sewaktu proses pembuatan poros dan lubang berlangsung tidak diutamakan. Untuk pemasangannya dilakukan dengan coba-coba.
2. Membiarkan adanya penyimpangan kecil yang telah ditentukan terlebih dahulu. Pengontrolan ukuran sangat dipentingkan sewaktu proses produksi berlangsung. Untuk perakitannya semua poros pasti bisa dipasangkan pada lubangnya.

Cara kedua ini yang dinamakan cara produksi dengan sifat ketertukaran. Keuntungan cara kedua adalah proses produksi bisa berlangsung dengan cepat, dengan cara mengerjakannya secara paralel,yaitu lubang dan poros dikerjakan di mesin yang berbeda dengan operator yang berbeda. Poros selalu bisa dirakit dengan lubang, karena ukuran dan penyimpangannya sudah ditentukan terlebih dahulu, sehingga variasi ukuran bisa diterima asal masih dalam batas ukuran yang telah disepakati.Selain dari itu suku cadang bisa dibuat dalam jumlah banyak, serta memudahkan mengatur proses pembuatan. Hal tersebut bisa terjadi karena komponen yang dibuat bersifat mampu tukar (interchangeability). Sifat mampu tukar inilah yang dianut pada proses produksi modern.

Variasi merupakan sifat umum bagi produk yang dihasilkan oleh suatu proses produksi, oleh karena itu perlu diberikan suatu toleransi. Memberikan toleransi berarti menentukan batas-batas maksimum  dan minimum di mana penyimpangan karakteristik produk harus terletak. Bagian-bagian yang tidak utama dalam suatu komponen mesin tidak diberi toletansi, yang berarti menggunakan toleransi bebas/terbuka (open tolerance).

Toleransi diberikan pada bagian yang penting bila ditinjau dari aspek :

1. Fungsi komponen
2. Perakitan, dan
3. Pembuatan.