TOLERANSI POROS DAN LUBANG
A. PENGERTIAN TOLERANSI
Toleransi ukuran (dimensional tolerance) adalah perbedaan ukuran antara kedua harga batas (two permissible limits) dimana ukuran atau jarak permukaan/batas geometri komponen harus terletak. Untuk setiap komponen perlu didefinisikan suatu ukuran dasar (basic size) sehingga kedua harga batas (maksimum dan minimum, yang membatasi daerah toleransi; tolerance zone) dapat dinyatakan dengan suatu penyimpangan (deviation) terhadap ukuran dasar. Ukuran dasar ini sedapat mungkin dinyatakan dengan bilangan bulat. Besar dan tanda (positif atau negatif) penyimpangan dapat diketahui dengan cara mengurangkan ukuran dasar terhadap harga batas yang bersangkutan.
Pada pekerjaan bubut, toleransi yang digunakan dan tercantum pada gambar kerja umumnya terdiri dari atas dua macam, yaitu:1. Toleransi untuk poros, yaitu ukuran dan toleransi untuk membubut luar seperti ukuran diameter luar poros.2. Toleransi untuk lubang, yaitu ukuran dan toleransi untuk membubut dalam seperti ukuran bagian lubang bantalan poros yang disebut dengan metal atau bus.
B. TOLERANSI LINIER (Linier Tolerances)
Pada pekerjaan pembubutan, sulit sekali untukmencapai ukuran dengan tepat seperti yang tercantum pada gambar kerja, hal ini disebabkan antara lain oleh:
a) faktor pahat bubut yang digunakan
b) faktor mesin (presisi atau tidaknya mesin yang digunakan)
c) faktor alat ukur
d) faktor temperature kerja.
Berdasarkan beberapa faktor tersebut maka setiap ukuran dasar harus diberi dua penyimpangan yang diizinkan yaitu penyimpangan atas dan penyimpangan bawah. Perbedaan antara penyimpangan atas dan penyimpangan bawah adalah toleransi. Tujuan penting toleransi ini adalah agar benda kerja dapat diproduksi secara massal pada tempat yang berbeda dan tetap dapat memenuhi fungsinya, terutama fungsi mampu tukar.
Posisi toleransi untuk poros dan lubang dapat diperhatikan pada gambar berikut.
Keterangan:
Ø Uk. Maks = ukuran maksimum, yaitu ukuran terbesar yang diizinkan baik untuk poros maupun lubang dalam satuan millimeter.
Ø Uk. Min = ukuran manimum, yaitu ukuran terkecil yang diizinkan baik untuk poros maupun lubang dalam satuan millimeter.
Ø Uk. Nominal = ukuran nominal, yaitu ukuran benda kerja yang dibulatkan dan merupakan ukuran patokan yang dijadikan batas-batas ukuran yang tertulis pada gambar kerja dalam satuan millimeter.
Ø Penyimpangan membesar, yaitu perbedaan ukuran antara ukuran nominal dengan ukuran maksimun yang diizinkan.
Ø Penyimpangan mengecil, yaitu perbedaan ukuran antara ukuran nominal dengan ukuran minimum yang diizinkan.
Ø Toleransi, yaitu perbedaan ukuran maksimum dengan ukuran minimum yang diizinkan
Contoh :
Dari gambar berikut ini dapat ditentukan harga : 
Jawab:
Jika Ø 40+0,1
Uk. Nominal : Ø 40
Penyimp. Besar : +0,2
Penyimp. Kecil : +0,1
Uk. Maks : Uk. Nominal + Penyimp. Besar = Ø 40 + 0,2 = Ø 40,2 mm
Uk. Min : Uk. Nominal + Penyimp. Kecil = Ø 40 + 0,1 = Ø 40,1 mm
Maka, Toleransi : Uk. Maks – Uk. Min = 40,2 – 40,1 = 0,1 mm
Uk.Sesungguhnya : Uk. Min...Uk. Maks = Ø 40,1 ,,,,, Ø 40,2 mm
C. TOLERANSI UMUM
Toleransi umu yaitu toleransi yang mengikat gambar kerja dengan ukuran tanpa persyaratan ketelitian khusus, gambar kerja dengan ukuran-ukuran tanpa keterangan, dan gambar kerja dengan catatan umum.
Toleransi umum yang standar pada gambar kerja kualitas toleransi umum dipilih antara teliti, sedang atau kasar. Yang paling sering dipilih adalah kualitas sedang (medium).Tabel toleransi umum
Tabel Toleransi Umum untuk Radius dan Chamfer
Tabel Toleransi Umum untuk Sudut
Contoh :
Dari gambar berikut ini dapat ditentukan harga : 
Dalam hal ini Ø10-0,1 adalah ukuran dasar dengan toleransi khusus (biasanya bagian tersebut nantinya berpasangan), penyimpangan izinnya harus dicantumkan langsung setelah ukuran dasar (gambar). Ukuran dalam tanda kurung tidak terkena aturan toleransi, harganya dipengaruhi oleh ukuran sesungguhnya yaitu penjumlahan dari 8 – 0,2 = 7,8 dan 8 + 0,2 = 8,2 beserta 30 – 0,2 = 29,8 dan 30 + 0,2 = 30,2 seperti uraian berikut ini. Jika didapat ukuran minimum, akan dihasilkan 7,8 + 29,8 = 37,6 mm sedangkan jika didapat ukuran maksimum akan dihasilkan 8,2 + 30,2 = 38,4 mm. Kedua ukuran tersebut tidak memenuhi harga toleransi umum untuk 38 mm dengan kualitas sedang.
D. TOLERANSI POROS
1. Daerah Toleransi Poros
Nilai penyimpangan ukuran yang diizinkan, baik penyimpangan atas maupun penyimpangan bawah, dengan kualitas toleransi mulai dari kualitas “a” sampai “h” mempunyai nilai toleransi negative (-) sampai nol (0), kualitas “js” antara positif dan negative (±), dan dari kualitas “k” sampai “z” nilai positif (+).
2. Nilai Toleransi Poros
Nilai toleransi (penyimpangan batas atas dan batas bawah) untuk ukuran rata-rata poros dari diameter tertentu.
PENYIMPANGAN/BATAS ATAS DAN BAWAH POROS
Penyelesaian:
1. Ukuran poros 28h7
Dilihat pada tabel penyimpangan/batas atas dan bawah pada diameter nominal 28 dengan kualitas h7 memiliki batas atasnya sebesar 0 dan batas bawahnya sebesar – 21 dalam satuan micron.Maka:- Ukuran maksimum = 62 – 0,00 = 62,000 mm
- Ukuran minimum = 62 – 0,021 = 61,979 mm
- Toleransinya adalah = 62,000 – 61,979 = 0,021 mm
2. Ukuran poros 74e8
Dilihat pada tabel penyimpangan/batas atas dan bawah pada diameter nominal 74 dengan kualitas e8 memiliki batas atasnya sebesar – 60 dan batas bawahnya sebesar – 106 dalam satuan micron.Maka:- Ukuran maksimum = 74 – 0,060 = 73,940 mm
- Ukuran minimum = 74 – 0,106 = 73,894 mm
- Toleransinya adalah = 73,940 – 73,894 = 0,046 mm
3. Ukuran poros 28 mm
Ukuran poros 28 mm nilai toleransinya tidak dicantumkan, maka ukuran tersebut secara otomatis terikat kepada toleransi umum. Untuk menentukan besarnya nilai toleransi dapat dilihat pada tabel toleransi umum, yaitu ukuran 28 mm dengan besar toleransi ±0,2 mm. Maka:Ukuran maksimum yang dibolehkan = 28 + 0,2 = 28,02 mm
Ukuran minimum yang dibolehkan = 28 – 0,2 = 27,98 mm.
Nilai toleransinya = 28,02 – 27,98 = 0,04 mm
E. TOLERANSI LUBANG
1. Daerah Toleransi Lubang
Penyimpangan ukuran lubang terdiri atas penyimpangan bawah lubang, disebut juga batas bawah lubang yang diberi symbol (Ei), dan penyimpangan atas lubang yang diberi symbol (Es). Besarnya toleransi dari kualitas “A” s/d “G” yang mempunyai nilai positif (+). “K” s/d “Z” mempunyai nilai negative (-), sedangkan untuk “Js” antara positif dan negative (±), dan “H” ≥ 0.
2. Nilai Toleransi Lubang
Nilai toleransi (penyimpangan batas atas dan batas bawah) untuk ukuran rata-rata lubang dari diameter tertentu.
PENYIMPANGAN/BATAS ATAS DAN BAWAH LUBANG
Penyelesaian:
Pada tabel penyimpangan/batas atas dan lubang pada ukuran 55F7 memiliki nilai +60 sampai +30, makaa) ukuran maksimum lubang 55 + 0,060 = 55,060 mm
b) ukuran minimum lubang 55 + 0,030 = 55,030 mm
c) toleransinya adalah 55,060 – 55,030 = 0,030 mm
F. STANDAR KEKASARAN PERMUKAAN PEMBUBUTAN
Permukaan benda hasil bubutan mempunyai ukuran kekasaran yang bermacam-macam, mulai dari permukaan yang halus sampai permukaan yang kasar. Kekasaran pembubutan tergantung pada hasil pengerjaannya. Misalnya, produk yang dibubut dengan kecepatan tinggi akan berbeda dengan dengan pembubutan dengan kecepatan yang rendah. Kekasaran permukaan standar untuk pekerjaan kasar, sedang, dan halus pada pekerjaan bubutan dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel. Nilai Kekasaran Permukaan Pekerjaan Bubut
|
Hasil Pekerjaan |
Tingkat Kekasaran Permukaan |
|
|
N |
Ra (micron) |
|
|
Halus |
N5 – N6 |
0,4 – 0,8 |
|
Sedang |
N7 – N8 |
1,6 – 3,2 |
|
Kasar |
N9 – N11 |
6,3 – 25 |
Gambar. Tanda kekasaran Ra
Gambar. Tanda pengerjaan kekasaran N
G. SISTEM SUAIAN
Suaian merupakan suatu jaminan keadaan tertentu benda yang akan dipasang dengan pasangannya, seperti pasangan antara poros dengan lubang ataupun sebaliknya.
1. JENIS SUAIAN
Dilihat dari perbedaan ukuran diameter luar dan diameter dalam (ukuran poros dan lubang) maka ada tiga macam suaian sebagai berikut:
a. suaian longgar , jika ukuran poros lebih kecil daripada ukuran lubang.
b. suaian pas, jika ukuran poros dan lubang hampir sama antara longgar dan sesak (tak tentu).
c. suaian sesak (paksa), jika ukuran poros dibuat lebih besar daripada ukuran lubang.
Gambar. Ilustrasi Bagan Diagram Daerah Toleransi pada Macam-Macam Suaian
2. SISTEM BASIS
Ada dua cara dalam menentukan besarnya toleransi system suaian yang dikehendaki, yaitu dengan sistem basis lubang dan sistem basis poros.a. Sistem basis lubang
Suaian sistem basi lubang yang dikehendaki dapat dibuat dengan jalan mengubah-ubah ukuran poros, dalam hal ini ukuran batas terkecil dari lubang tetap sama dengan ukuran nominal. Pada basis lubang ini akan didapatkan keadaan suaian-suaian sebagai berikut:
Ø Suaian longgar;
Pasangan daerah toleransi untuk lubang adalah “H” dan daerah toleransi poros dari “a” sampai “h”.
Ø Suaian pas;
Pasangan daerah toleransi lubang “H” dan daerahdaerah toleransi poros dari “j” sampai “n”.
Ø Suaian sesak;
Pasangan daerah toleransi lubang “H” dan daerah toleransi poros dari “p” sampai “z”.
Sistem basis lubang ini biasanya dipakai dalam pembuatan bagian-bagian dari suatu mesin perkakas, motor, kereta api, pesawat terbang, dan sebagainya.
b. Sistem basis poros
Suaian dengan satuan poros selalu dinyatakan dengan “h” . Ukuran batas terbesar dari poros selalu tetap sama dengan ukuran nominal.
Pemilihan suaian yang dikehendaki dapat dengan mengubah-ubah ukuran dari lubang. Dalam system satuan poros juga akan didapatkan keadaan suaian yang sama dengan suaian dalam system satuan lubang, dengan demikian dikenal juga,
Ø Suaian longgar;
Pasangan daerah toleransi untuk poros adalan “h” dan daerah toleransi lubang dari “A” sampai “H”.
Ø Suaian pas;
Pasangan daerah toleransi poros “h” dan daerah toleransi lubang dari “J” sampai “N”.
Ø Suaian sesak;
Pasangan daerah toleransi poros “h” dan daerah toleransi poros dari “P” sampai “Z”.
Sistem satuan poros banyak digunakan dalam pembuatan-pembuatan bagian alat-alat pemindah, motor-motor listrik, pesawat angkat dan sebagainya
3. SISTEM BASIS BERDASARKAN ISO
a. Sistem basis lubang
Pada sistem basis lubang, daerah toleransi lubang berada pada daerah toleransi “H”. Jika poros dan lubang saling berpapasan, maka sebagai dasar untuk menetapkan suaian (longgar, pas, dan paksa) digunakan ukuran lubangnya, sedangkan poros menyesuaikan terhadap lubangnya.
Pada sistem basis lubang, terdapat tiga macam suaian sebagai berikut :
Ø Suaian longgar
Jika pasangan toleransi lubang “H” dengan daerah toleransi poros a, b, c, d, e, f, dan g maka akan didapat suaian longgar.
Contoh : Ukuran Ф 60 H7/g6; 45H8/e8
Suaian longgar dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
a) Suaian sangat luas: Yaitu suaian yang sangat longgar , hasil pasangan dari H11-c11; H9-d10; H9-e9. Tingkatan suaiana ini digunakan untuk bagian-bagian yang mudah berputar , mudah dipasang dan dibongkar tanpa paksa. Misalnya dipakai pada : poros roda gigi. Poros hubungan , bantalan dengan kelonggaran yang pasti,
b) Suaian luas: Yaitu suaian yang agak longgar, hasil gabungan lubang dan poros dari H8-f7; H7-g6. Kelonggaran yang terjadi pada suaian luas ini kecil. Suaian ini biasanya dipakai pada peralatan yang berputar terus menerus,misalnya dipakai pada bantalan yang mempunyai kelonggaran biasa yaitu bantalan jurnal
c) Suaian geser: Yaitu suaian yang sangat pas , suaian ini hasil gabungan dari lubang dan poros H7-h6. Meskipun demikian suaian ini masih mempunyai kelonggaran yang sangat kecil. Suaian ini banyak dipakai pada peralatan yang tidak berputar , misalnya senter kepala lepas, sarung senter dan poros spindle.
Ø Suaian Pas
Jika pasangan toleransi lubang “H” dengan daerah toleransi poros h, js, k, m, dan n maka akan didapat suaian Pas.
Contoh : Ukuran Ф 65 H7/h7; 20 H6/k6
Suaian pas dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
a) Suaian puntir: Suaian ini adalah gabungan dari lubang dan poros, dari H7-k6. Suaian ini digunakan apabila pasangannya memerlukan kesesakan dan dengan jalan dipuntir waktu melepas maupun waktu memasang. Misalnya sebuah metal dengan tempat dudukannya.
b) Suaian paksa : suaian ini mempunyai kesesakan yang pasti. Suaian ini hasil gabungan dari lubang dan poros , yaitu dari H7-n6. Pada suaian ini akan terjadi kesesakan permukaan yang dipasang agak panjang. Contoh pemakaiannya adalah pada plat pembawadalam mesin bubut , kopling dan sebagainya.
Ø Suaian Sesak
Jika pasangan toleransi lubang “H” dengan daerah toleransi poros p, r,……, dan z maka akan didapat suaian Sesak.
Contoh : Ukuran Ф 30 H7/p6; 80 H7/t6
Suaian sesak dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
a) Suaian kempa ringan : Suaian ini hasil gabungan dari lubang dan poros yaitu H7- k6. Pasangan dalam suaian ini harus ditekan ayau dipukul dengan mengggunakan palu plastik atau palu kulit. Penggunaan suaian ini misalnya pada bus-bus bantalan dan pelak roda gigi.
b) Suaian kempa berat : Suaian ini hasil gabungan dari lubang dan poros H7 p6. Pemasangan dalam suaian ini harus ditekan dengan gaya yang agak berat dan suatu ketika harus menggunakan mesin penekan , suaian ini digunakan pada kopling atau pada gelang tekan.
Tabel. Sistem Basis Lubang
b. Sistem basis poros
Pada sistem basis poros, daerah toleransi poros berada pada daerah toleransi “h”, ukuran poros digunakan sebagai ukuran dasar untuk menentukan suaian, dan ukuran lubangnya menyesuaikan terhadap ukuran porosnya.
Pada sistem basis poros, terdapat tiga macam suaian sebagai berikut:
Ø Suaian longgar
Jika pasangan toleransi poros “h” berpasangan dengan daerah toleransi lubang A, B, C, D, E, F, dan G maka suaian yang didapat adalah suaian longgar.
Contoh : Ukuran 60 G7/h6;Ф 45 E8/h8
Suaian longgar dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
a) Suaian sangat luas : Suaian ini adalah gabungan dari poros dan lubang yaitu h11-C11; h9-D10; h9-E9. Penggunaannya adalah pada bantalan bantalan yang mudah dipasang dan dilepas dengan poros
b) Suaian luas : Suaian ini adalah gabungan dari poros dan lubang yaitu h7-F8; h6-G7. Contoh penggunaannya pada bantalan jurnal, peralatan yang tidak berputar.
c) Suaian geser : Suaian ini adalah gabungan dari poros dan lubang h6-H7. Penggunaan pada peralatan yang tidak berputar.
Ø Suaian Pas
Jika pasangan toleransi poros “h” berpasangan dengan daerah toleransi lubang A, B, C, D, E, F, dan G maka suaian yang didapat adalah suaian longgar.
Contoh : Ukuran 60 G7/h6;Ф 45 E8/h8
Suaian pas dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
a) Suaian puntir : Suaian ini adalah gabungan dari poros dan lubang h6-K7.
Suaian ini dipakai pada peralatan yang pemasangannya harus mengalami penekanan dan dipuntir.
b) Suaian paksa : Suaian ini adalah gabungan dari poros dan lubang h6-N7.. Pada system ini juja terjadi kesekan yang pasti.
Ø Suaian Sesak
Jika pasangan toleransi poros “h” berpasangan dengan daerah toleransi lubang A, B, C, D, E, F, dan G maka suaian yang didapat adalah suaian longgar.
Contoh : Ukuran 60 G7/h6;Ф 45 E8/h8
Suaian sesak dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
a) Suaian kemp ringan : Suaian ini adalah gabungan dari poros dan lubang h6 P7. Pemasangan komponen dalam suaian harus ditekan.
b) Suaian kempa berat : Suaian ini adalah gabungan dari poros dan lubang h6 S7. Pemasangan komponen dalam suaian harus ditekan dengan gaya yang lebih berat
Tabel. Sistem Basis Poros
H. PERHITUNGAN SUAIAN
Jika ukuran lubang dibuat lebih besar daripada ukuran poros atau sebaliknya ukuran poros dibuat lebih besar daripada lubangnya, maka akan terjadi suaian longgar dan suaian sesak (paksa).
1. UKURAN KELONGGARAN
Kelonggaran ialah selisih ukuran lubang dengan porosnya. kelonggaran dibagi tiga macam, yaitu:
a. kelonggaran maksimum,
b. kelonggaran minimum,
c. kelonggaran rata-rata.
Perhatikan gambar di bawah ini:
Kelonggaran Maksimum (Cmax), Kelonggaran Minimum (Cmin) dan Kelonggaran Rata-rata (Cr) dapat dirumuskan sebagai berikut:
Contoh.
Suatu pasangan poros dan pasak mempunyai ukuran Ф 40 H7/f7.
Tentukan a) Ukuran maksimum lubang, b) Ukuran minimum lubang, c) Ukuran maksimum poros, d) Ukuran minimum poros, e) Kelonggaran maksimum, f) Kelonggaran minimum, dan g) Kelonggaran pertengahan (rata-ratanya)
Penyelesaian:
Berdasarkan tabel penyimpangan atas dan bawah untuk kualitas
maka akan diperolah:
a) Ukuran maksimum lubang Dmax = 40 + 0,025 = 40,025 mm
b) Ukuran minimum lubang Dmin = 40 + 0 = 40 mm
c) Ukuran maksimum poros dmax = 40 + (-0,025) = 39,975 mm
d) Ukuran minimum poros dmin = 40 + (-0,05) = 39,950 mm
e) Kelonggaran maksimum Cmax = Dmax – dmin = 40,025 - 39,950 mm = 0,075 mm
f) Kelonggaran minimum Cmin = Dmin – dmax = 40 - 39,975 = 0,025 mm
g) Kelonggaran rata-rata Cr = ½ (Cmax + Cmin) = ½ (0,075 + 0,025) = 0,050 mm
2. KESESAKAN (INTERFERENCE)
Kesesakan adalah selisih ukuran poros dengan lubangnya. Kesesakan dibagi menjadi tiga macam, yaitu: a) kesesakan maksimum, b) kesesakan minimum, dan c) kesesakan rata-rata.
Gambar. Ukuran poros lebih besar dari lubangnya
Gambar. Kesesakan antara poros dan lobang
Rumus Kesesakan maksimum (Fmax), kesesakan minimum (Fmin), kesesakan Rata-rata (Fr):
Fmax = dmax - Dmin
Fmin = dmin - Dmax
Fr = ½ (Fmax + Fmin)
Contoh:
Suatu metal dipasangkan pada bloknya, dengan ukuran ф 80 H7/p6. Tentukan yang berikut ini!
a) Diameter lubang blok maksimum (Dmax)
b) Diameter lubang blok minimum (Dmin)
c) Diameter lubang rata-rata (Dr)
d) Diameter luar metal maksimum (dmax)
e) Diameter luar metal minimum (dmin)
f) Diameter rata-rata metal (dr)
g) Kesesakan maksimum (Fmax)
h) Kesesakan minimum (Fmin)
i) Kesesakan rata-ratanya (Fr)
Penyelesaian :
Berdasarkan tabel, ukuran ø80H7 maka diameter nominalnya 80 mm dengan penyimpangan atasnya = +0,030 dan peyimpangan bawahnya = 0. Sedangkan untuk ukuran ø80p6 maka diameter nominalnya 60 mm dengan penyimpangan atasnya = +0,051 dan peyimpangan bawahnya = +0,032.
a) Diameter lubang blok maksimum, Dmax = 80 + 0,030 = 80,030 mm
b) Diameter lubang blok minimum, Dmin = 80 + 0 = 80,000 mm
c) Diameter lubang rata-rata, Dr = ½ (Dmax+ Dmin) = ½ (80,030+80,0) = 80,015mm
d) Diameter luar metal maksimum, dmax = 80 + 0,051 = 80,051 mm
e) Diameter luar metal minimum, dmin = 80 + 0,032 = 80,032 mm
f) Diameter rata-rata metal, dr = ½ (dmax + dmin) = ½ (80,051+80,032) = 80,0415mm
g) Kesesakan maksimum, Fmax = dmax - Dmin = 80,0,51 – 80,0 = 0,051 mm
h) Kesesakan minimum, Fmin = dmin - Dmax = 80,032 – 80,030 = 0,002 mm
i) Kesesakan rata-ratanya, Fr = ½ (Fmax - Fmin) = ½ (0,051 – 0,002) = 0,0265 mm
