Kamis, 14 Maret 2013

PEMBUATAN RODA GIGI PADA MESIN FRAIS

Pembuatan Roda Gigi Dengan DEVIDING HEAD / KEPALA PEMBAGI

Setelah mempelajari topik ini, mahasiswa diharapkan mampu:
  1. Menyebutkan defenisi roda gigi
  2. Menyebutkan dasar pembentukan profil gigi
  3. Menyebutkan sistem menentukan besaran roda gigi
  4. Menyebutkan jenis-jenis roda gigi
  5. Menjelaskan metoda pembagian pemotongan profil gigi
  6. Menyebutkan perhitungan dalam pembuatan roda gigi
Pada bagian-bagian mesin sering dijumpai suatu poros mengerakkan poros yang lainnya. Kadang kala poros itu terletak pada posisi satu garis, baik pada posisi sejajar maupun bersilangan. Untuk memenuhi keperluan pemindahan gerak/putaran/daya putar antara dua poros atau lebih dalam teknologi permesinan terdapat berbagai macam cara yaitu diantaranya dengan meggunakan roda gigi.
Roda gigi merupakan sejenis roda cakra dimana pada sekitar sekeliling bagian luarnya memiliki profil gigi yang simentris. Dalam bekerja memindahkan daya/putaran roda gigi mesti berpasangan sesama roda gigi yang sejenis. Dengan keadaan yang sedemikian rupa itu (bentuk dan cara kerja) memberikan beberapa keuntungan dalam memindahkan daya putar/putaran yaitu anti slip dan terjadinya gaya dorong yang positif. Tetapi hanya dapat memindahkan daya putar dengan jarak antara poros relatif singkat, tidak dapat terlalu jauh.
DASAR PROFIL GIGI
Roda gigi bekerja memindahkan daya putar melalui terjadinya kontak luncur antara permukaan profil gigi dari dua roda gigi yang bekerja berpasangan. Oleh karena itu dalam bekerja selama kontak luncur berlangsung, kecepatan sudut kedua roda gigi harus di jaga tetap dan putaran harus dapat berlangsung dengan halus serta tidak menimbulkan kejutan dan gesekan terlalu besar. Dari hasil penelitian dan percobaan para pakar mekanik ditemui beberapa kurva yang memungkinkan untuk dijadikan dasar pembentukan profil gigi.
Adapun kurva yang umum dipakai dan telah merupakan standart untuk pembuatan profil gigi yaitu kurva involute (evolvente) dan kurva cycloide.
Kurva evolvente adalah kurva garis lengkung yang terbentuk dari titik-titik ujung sebuah tali/benang yang dibuka dari gulungannya dalam keadaan selalu tegang.
Kurva cycloide adalah kurva garis lengkung yang terbentuk dari titik-titik pada sebuah lingkaran dimana lingkaran itu menggelinding pada garis lurus.




Root Diameter (Dr)                  = Diameter kaki = dalam gigi
Pitch Diameter (Dt)                   = Diameter tusuk = lingkaran jarak antara adalah merupakan garis lingkaran bayangan yang harus bertemu/bersinggungan antara sepasang roda gigi
Outside Diameter (Dk)             = Diameter luar
Addendum (Ha)                       = Tinggi kepala gigi
Deddendum (Hi)                       = Tinggi kaki gigi
SISTEM MENENTUKAN BESARAN RODA GIGI
Untuk menentukan besaran ukuran-ukuran sebuah roda gigi dapat dilakukan dengan menggunakan salah satu dari dua sistem yang merupakan standart yaitu:
  1. 1. Sistem Modul (M)
Satuan ukuran sistem modul ini adalah metrik, sehingga dalam modul ini disebut juga dengan nama Metrik Modul (MM)
Modul adalah merupakan perbandingan antara diameter tusuk (pitch diameter) dengan jumlah profil gigi pada sebuah roda gigi. Secara matematis dapat ditulis :
Dimana:
M       = Modul
Dt      = Diameter Tusuk
Z        = Jumlah gigi
Menurut standart DIN ukuran modul yang digunakan dalam prakteknya (ukuran modul standart) dimulai dari 0,3 sampai 50 dengan ketentuan kenaikan modul tiap tingkatan adalah sebagai berikut:
  1. 0,3 s/d 0,7 kenaikan modul 0,1
  2. 0,7 s/d 4 kenaikan modul 0,25
  3. 4 s/d 7 kenaikan modul 0,5
  4. 7 s/d 16 kenaikan modul 1,0
  5. 16 s/d 24 kenaikan modul 2
  6. 24 s/d 45 kenaikan modul 3
Untuk menentukan harga besaran yang penting dari sebuah roda gigi sistem modul ini dipengaruhi oleh modul (ukuran modul standart). Adapun besaran-besaran yang penting ditentukan adalah:
Diameter luar (Dk)(Z x 2).M
Diameter Tusuk (Dt)Z x M
Tinggi/dalam gigi (Hg)M x 2,25
Tusuk gigi (Pg)p x M
Kelonggaran (Sg)0,25 x M
Tebal gigi (Tg)1,5708 x M
Addendum (Ha)1 x M
Deddendum1,25 x M
  1. 2. Sistem Diametral Pitch (DP)
Satuan Diametral pitch ini adalah inchi. Oleh karena itu sistem DP ini banyak dipakai oleh negara yang menggunakan satuan britis
Sistem diametral pitch adalah perbandingan antara banyak/jumlah gigi dengan diameter tusuknya sebuah roda gigi dalam satuan inchi. Secara matematis dapat ditulis:
JENIS-JENIS RODA GIGI
  1. A. Spur Gear
Adalah roda gigi yang bentuk konstruksinya sederhana seperti silinder yang relatif tidak terlalu tipis (memiliki ketebalan tertentu) dan profil gigi disekelilingnya. Pada umumnya roda gigi ini digunakan untuk mentransmisikan daya atau putaran antara dua poros yang posisinya sejajar atau paralel.
Jika dilihat dari profil giginya, maka roda gigi spur gear ini ada yang giginya lurus dan miring/helik. Adapun roda gigi yang termasuk jenis spur gear ini adalah:

  1. B. Bevel Gear
Spur gear disebut juga dengan roda gigi payung adalah jenis gigi yang berbentuk seperti kerucut terpancung. Salah satu keistimewaannya dalam mentransmisikan daya adalah daya dapat ditransmisikan dari suatu poros ke poros lainnya yang posisi kedua poros saling bersilangan membentuk sudut 900 (posisi antara kedua poros tegak lurus) dan dapat juga kedua poros membentuk sudut yang lebih besar 900 atau lebih kecil 900 (450 sampai dengan 1350)
Jenis-jenis roda gigi payung ini dalam pemakaiannya ada beberapa macam, yaitu:

  1. C. Worm Gear
Worm gear disebut juga dengan roda gigi cacing adalah sejenis roda gigi dengan bentuk konstruksinya sama dengan spur gear dengan perbedaan pada bagian lebar roda terdapat kelengkungan (radius) yang besarnya sama dengan radius ulir cacing.
Kekhususan jenis roda gigi ini adalah
  1. Hanya dapat bekerja berpasangan dengan ulir cacing (worm thread)
  2. Daya yang ditransmisikan dapat lebih besar karena perbandingan putaran antara roda gigi cacing dengan ulir cacing sangat besar.
  3. Pasangan roda gigi cacing dan ulir cacing ini hanya dapat bekerja memperlambat putaran.
Bentuk roda gigi cacing dan ulir cacing dalam pemakaiannya ada dua jenis yaitu:
  1. Roda gigi cacing silindris
Adalah pasangan roda gigi cacing dan ulir cacing yang bentuk konstruksi ulir cacingnya seperti silinder
  1. Roda gigi cacing globoid
Disebut juga dengan cone drive adalah pasangan roda gigi cacing dan ulir cacing dimana bentuk konstruksi ulir cacingnya disamping berbentuk silinder juga terdapat radius pada bidang panjang ulir yang besar radius sama dengan radius roda gigi cacingnya.

  1. D. Rack Gear
Disebut juga dengan gigi rack adalah sejenis roda gigi yang memiliki konstruksi persegi empat. Dalam bekerja memindahkan daya atau putaran, gigi rack ini berpasangan dengan roda gigi pinion. Pasangan roda gigi ini digunakan untuk mentransmisikan daya dari gerak putar menjadi gerak lurus atau sebaliknya.

Dalam pemakaiannya bentuk gigi rack ini dapat dibedakan atas dua jenis, yaitu:
  1. Gigi rack lurus
Adalah jenis gigi rack yang profil giginya lurus dan pasangannya juga jenis roda gigi pinion bergigi lurus
  1. Gigi rack miring
Adalah jenis gigi rack yang profil giginya miring/helix dan pasangannya juga jenis roda gigi pinion bergigi helix.
METODA PEMBAGIAN PEMOTONGAN PROFIL GIGI
Untuk mendapatkan banyaknya profil gigi yang dikerjakan denganmesin frais dipakai peralatan pendukung dividing head universal. Salah satu kelebihan dividing head universal antara lain yaitu dapat dilakukan beberapa sistem metoda pembagian benda kerja.
  1. A. Metoda Pembagian Langsung (Direct Indexing Method)
Adalah metoda pembagian dimana untuk mendapatkan pembagian/putaran poros utama kepala pembagi dilakukan dengan langsung memutar poros utama dengan terlebih dahulu memutuskan hubungan mekanik ulir cacing dan roda gigi cacing. Dan untuk menentukan banyaknya putaran poros utama setiap kali selesai pengefraisan berpedoman kepada piring pembagi yang terdapat pada ujung poros utama yang disebut dengan spindel nois yang terdapat angka-angka 1 s/d 24 atau 1 s/d 36. untuk berangka 1 s/d 24 pembagian dapat dilakukan adalah apabila bagian yang yang akan membagi menghasilkan angka bulat terhadap 24.
Untuk menghitung banyaknya putaran poros utama setiap selesai satu gigi adalah :
Dimana :
Bp              = Banyaknya putaran setiap selesai penfraisan
N               = Banyak bagian yang dibuat
24              = Angka pembagian spindel nois
  1. B. Metoda Pembagian Sederhana (Plain Indexing Method)
Adalah pembagian yang berdasarkan pada perbandingan antara putaran mekanik ulir cacing dengan roda gigi cacing. Dimana perbandingan putaran antara ulir cacing dengan roda gigi cacing adalah 1 : 40.
Untuk menghitung banyaknya putaran engkol pembagi setiap selesai satu kali penfraisan adalah dengan menggunakan persamaan:
Contoh:
Direncanakan pemotongan sebuah roda gigi dengan jumlah gigi 30. tentukanlah bayak putaran engkol pembagi setiap selesai satu kali penfraisan.
Penyelesaian:
Dan cara pelaksanaanya, telah didapat banyak putaran engkol yaitu  putaran. Jadi, untuk selesai satu kali penfraisan, engkol pembagi diputar sebanyak 1 putaran penuh ditambah putaran.
Untuk mendapatkan putaran dipergunakan lobang-lobang pada plat pembagi yang jumlah satu lingkaran penuh habis dibagi dengan tiga dengan melihat angka-angka yang terdapat pada plat pembagi tsb. Misalnya pada plat pembagi terdapat angka 10, 14, 19, 21, 25, 36, dsb. Maka dalam hal ini diambil lobang yang berangka 21 atau 36. berarti penambahan putaran tersebut sebanyak x 21 = 7 bagian untuk lobang yang berangka 21 atau x 36 = 12 bagian untuk lobang yang berangka 36.

  1. C. Metoda Pembagian Diferensial (Diferensial Indexing Method)
Digunakan apabila metoda pembagian sederhana atau metoda pembagian langsung tidak dapat dilaksanakan karena hasil pecahan tidak dapat disederhanakan lagi dan pecahan hasil pembagian itu tidak terdapat ketentuan yang cocok pada plat pembagi.
Jika menggunakan metoda pembagian ini, piring pembagi harus dilepas dari pen penahannya, karena piring pembagi harus ikut berputar sewaktu engkol diputar. Perputaran plat pembagi itu diputar oleh roda gigi yang tersedia khusus diperuntukkan bagi kepala pembagi.
Dalam metoda pembagian ini, karena jumlah pembagiannya tidak terdapat pada plat pembagi, maka pada perhitungannya kita harus mengambil angka perkiraan yang mendekati dengan pembulatan keatas atau pembulatan kebawah yang habis dibagi dengan 5 atau 10. Dalam prakteknya tentu terjadi kelebihan atau kekurangan dalam pelaksanaan pembagian pada kepala pembagi
Misalkan jumlah gigi yang akan dibuat adalah 67 buah gigi. Tetapi pada plat pembagi tidak terdapat angka pembagian. Maka diambilah pendekatan pembulatan keatas atau kebawah. Misalkan diambil angka pembulatan keatas yaitu 70. Tentu engkol pembagi diputar sebanyak  putaran atau  putaran. Jika dibagi dengan plat pembagi yang memiliki angka lobang yang habis dibagi dengan 7, misal 21, maka  bagian. Jadi setiap selesai satu kali pengefraisan maka engkol pembagi diputar sebanyak 12 bagian pada plat lobang yang berangka 21 untuk pembuatan gigi sebanyak 70 buah. Sedangkan gigi yang akan dibuat adalah 67 buah, maka terjadi kelebihan. Untuk mengurangi kelebihan itu dipakai roda gigi-roda gigi pengganti yang dipasang pada poros utama kepala pembagi (merupakan roda gigi penggerak) dan poros roda gigi payung yang berhubungan dengan poros ulir cacing kepala pembagi (merupakan roda gigi yang digerakkan). Pengurangan putaran itu sebesar (70 – 67) x = putaran. Untuk mendapatkan kekurangan itu, maka pada saat poros ulir cacing diputar, piring pembagi harus ikut berputar perlahan sebanyak putaran tiap benda kerja berputar satu kali. Perputaran plat pembagi itulah yang menambah kekurangan putaran yang digerakkan oleh perbandingan putaran roda gigi yang dipasang pada poros utama dan poros roda gigi payung yang berhubungan dengan poros ulir cacing kepala pembagi. Dan sebaliknya jika pendekatan pembulatan kebawah diambil misalnya 65, maka terjadi kelebihan putaran sebesar (67 – 65) x = putaran.
Untuk menentukan jumlah gigi dari roda gigi pengganti tersebut dipakai rumus :
  1. Untuk angka pembulatan keatas adalah:
  1. Untuk angka pembulatan kebawah adalah:
Dimana :
Z1          = Roda gigi yang dipasang pada poros utama (roda gigi penggerak)
Z2          = Roda gigi yang dipasang pada poros roda gigi payung (yang digerakan)
N           = Jumlah pembagian yang akan dibuat
A           = Angka pendekatan pembulatan keatas/kebawah
Dan untuk menentukan banyak engkol pembagi setiap selesai satu bidang adalah:
Pada prakteknya apabila dalam perhitungan menentukan jumlah gigi roda gigi pengganti mengambil angka pendekatan pembulatan keatas, maka piring pembagi harus berputar searah putaran engkol pembagi. Oleh karena itu hubungan roda gigi pengganti harus ganjil (antara Z1 dan Z2 ditambah roda gigi lainnya sebanyak 1 atau 3 yang jumlah gignya sama yang disebut dengan roda gigi perantara. Dan sebaliknya dengan pembulatan kebawah, maka hubungan roda gigi pengganti haruslah genap.

  1. D. Metoda Pembagian Sudut (Anggular Indexing Method)
Pada metoda ini caranya hampir sama dengan metoda pembagian sederhana. Perbedaanya terletak pada perhitungan pembagiannya dimana dalam metoda pembagian sudut ini ditentukan dalam derajat. Seperti kita ketahui, besar sudut lingkaran adalah 3600, dengan demikian 1 kali putaran penuh spindel kepala pembagi itu sama dengan 3600. Maka dapat ditentukan 1 kali putaran engkol sama dengan . Jika engkol berputar putaran, maka spindel akan berputar 10. Untuk dapat dipergunakan lobang pembagi pada plat pembagi yang habis dibagi 9 misalnya lobang pembagi 18, dimana untuk mendapatkan 10 itu engkol pembagi harus diputar sebanyak  x 18 = 2 bagian pada lobang pembagi 18. Dan bila ditentukan dalam menit, dimana 1= 60 menit maka 1 kali putaran engkol pembagi = 90 x 60’ = 540’. Kemudian jika digunakan plat pembagi yang berangka 18, maka putaran engkol 1 bagian pada lobang pembagi 18 ini adalah  menit. Dan jika sekiranya lobang pembagi 30, maka setiap 1 bagiannya sama dengan  menit. Jadi untuk menentukan derajat yang diperlukan adalah  dimana Nd = Jumlah derajat yang akan dibuat.
PERHITUNGAN DALAM PEMBUATAN RODA GIGI
  1. 1. Terminologi Roda Gigi Payung (Bevel Gear)
  2. Keterangan gambar:
    Dk
    Dt
    R
    b
    Ha
    Hi
    b
    g
    l
    a
    d
    x
    s
    =
    =
    =
    =
    =
    =
    =
    =
    =
    =
    =
    =
    =
    Diameter kepala (outside diameter)
    Diameter tusuk (pitch diameter)
    Jari-jari penjuru (pitch cone radius)
    Lebar gigi (face width gear)
    Tinggi kepala gigi (Addendum)
    Tinggi kaki gigi (deddendum)
    Sudut tusuk (pitch cone angle)
    Sudut muka (face cone angle)
    Sudut potong (cutting angle of gear)
    Sudut poros (shaf angle)
    Sudut kepala (addendum angle)
    Sudut kaki (deddendum angle)
    Sudut miring samping belakang (back cone angle)
    Rumus Untuk Menentukan Dimensi Roda Gigi Payung
    Untuk menentukan besar dimensi roda gigi payung dapat dilakukan dua sistem sebagaimana yang telah dijelaskan. Tetapi pada umumnya dipakai sistem metrik.
    Dk
    Dt
    Ha
    Hi
    Hg
    R
    Tgd
    Tgx
    b
    g
    l
    s
    =
    =
    =
    =
    =
    =
    =
    =
    =
    =
    =
    =
    Dt – 2  M  Cos b
    Z x M
    1 X M
    1,25 x M
    Ha + Hi
    b + d
    b – x
    90 – b
    Untuk menentukan besar sudut tusuk masing-masing sepasang roda gigi payung yang dipegunakan dalam memindahkan putaran dengan sudut antara keduan poros tertentu sbb:
    1. Untuk sepasang roda gigi payung bekerja dengan sudut antara porosnya 900 adalah:
    Untuk roda gigi 1, besar sudut tusuknya =
    Untuk roda gigi 2, besar sudut tusuknya =
    Gambar 87.  Roda Gigi Payung Dengan Sudut Poros 900
    1. Untuk sepasang roda gigi payung bekerja dengan sudut antara porosnya <900 adalah:
    Untuk roda gigi 1, besar sudut tusuknya =
    Untuk roda gigi 2, besar sudut tusuknya =
    Gambar 88.  Roda Gigi Payung Dengan Sudut Poros <900
    1. Untuk sepasang roda gigi payung bekerja dengan sudut antara porosnya >900 adalah:
    Untuk roda gigi 1, besar sudut tusuknya =
    Untuk roda gigi 2, besar sudut tusuknya =
    1. 2. Terminologi Roda Gigi Cacing (Worm Gear)
    Roda gigi cacing berfungsi dalam memindahkan tenaga/putaran antara dua sumbu yang tegak lurus sesamanya. Dalam memindahkan daya/putaran roda gigi cacing berpasangan dengan ulir cacing dalam berbagai perbandingan putaran dimana roda gigi cacing sebagai roda gigi yang digerakkan dan ulir cacing sebagai penggerak (tidak bisa sebaliknya). Pasangan roda gigi cacing dan ulir cacing ini dapat memindahkan daya beban besar dengan tenaga yang kecil.
    Keterangan:
    Dt      = Diameter tusuk rg cacing
    Do     = Diameter luar pada lengkung
    Do’    = Diameter luar pada ujung tajam
    C       = Jarak senter
    q        = Sudut muka
    dt       = Diameter tusuk ulir cacing
    dr       = Diameter dasar ulir cacing
    do      = Diameter luar ulir cacing
    R        = Radius luar rg cacing
    ag      = Sudut helix ulir cacing
    Hg        = Dalam pemotongan gigi
    n           = Jumlah jalan ulir
    L          = Kisar ulir cacing
    Ha        = Addendum
    ht          = Dalam ulir cacing
    p          = Jarak puncak ke puncak ulir cacing
    Lw       = Panjang ulir cacing
    Wc       = Lebar ujung pahat potong ulir
    aw       = Sudut kemiringan gigi roda gigi
    P        = Jarak puncak ke puncak gigi rg cacing
    1. 3. Terminologi Roda Gigi Helix (Helical Gear)
    Roda gigi helix adalah roda gigi yang profil giginya miring berputar seperti spiral. Dengan bentuk profil yang demikian memungkinkan roda gigi spiral memindahkan daya antara poros yang bersilangan. Keuntungan lainnya dari roda gigi spiral dalam bekerja memindahkan daya bunyinya dalam meluncur tidak terlalu keras.
    Gambar 91.  Terminologi Roda Gigi Helix
    Keterangan :
    Dt      = Diameter tusuk
    Dk     = Diameter kepala
    Dr      = Diameter dasar
    Ha      = Tinggi kepala gigi
    Hi       = Tinggi kaki gigi
    Z        = Jumlah gigi
    Hg      = Dalam gigi
    P        = Tusuk gigi
    Tg      = Tebal gigi
    b        = Lebar gigi
    Rumus Untuk Menentukan Dimensi Roda Gigi Helix
    Dt        = Z x M
    Dk       = Dt + 2.M
    Hg        = 2,25 x M
    Ha        = 1 x M
    Hi         = 1,25 x M
    Tg        = 1,5708 x M
    P          = p x M
    Dr        = Dt – 2.Hg
    b          = 0,75 x M
    Jarak  titik center kedua roda gigi
    Perbandingan putaran
    1. 4. Terminologi Roda Gigi Rack (Rack Gear)
    Gigi rack adalah batang bergigi yang berfungsi untuk merobah atau memindahkan daya putar menjadi gerak lurus. Dalam bekerja memindahkan daya, gigi rack berpasangan dengan roda gigi spur gear (pinion)
    Gambar 92.  Terminologi Gigi Rack
    Keterangan:
    Ha        = Addendum
    Hi         = Deddendum
    P          = Tusuk gigi
    Tg        = Tebal gigi
    Rumus Untuk Menentukan Dimensi Gigi Rack
    Ha        = 1 x M
    Hi         = 1,25 x M
    P          = p x M
    Tg        = 1,5708 x M
    Panjang batang gigi (Lg) = p x M x Z. dimana Z adalah jumlah gigi yang akan dibuat.
    Hg        = 2,25 x M
    1. 5. Terminologi Roda Gigi Lurus (Spur Gear)
    Roda gigi lurus adalah roda gigi yang profil giginya arah lebar sejajar dengan garis sumbu. Biasanya spur gear ini digunakan untuk memindahkan daya putar antara dua poros yang sejajar.
    Gambar 93.  Terminologi Roda Gigi Lurus
    Keterangan :
    Dt      = Diameter tusuk
    Dk     = Diameter kepala
    Dr      = Diameter dasar
    Ha      = Tinggi kepala gigi
    Hi       = Tinggi kaki gigi
    Z        = Jumlah gigi
    Hg      = Dalam gigi
    P        = Tusuk gigi
    Tg      = Tebal gigi
    b        = Lebar gigi
    Rumus Untuk Menentukan Dimensi Gigi Lurus
    Dt        = Z x M
    Dk       = Dt + 2.M
    Hg        = 2,25 x M
    Ha        = 1 x M
    Hi         = 1,25 x M
    Tg        = 1,5708 x M
    P          = p x M
    Dr        = Dt – 2.Hg
    b          = 0,75 x M
    Jarak  titik center kedua roda gigi
    Perbandingan putaran
    Evaluasi
    1. Menyebutkan defenisi roda gigi
    2. Menyebutkan dasar pembentukan profil gigi
    3. Menyebutkan sistem menentukan besaran roda gigi
    4. Menyebutkan jenis-jenis roda gigi
    5. Menjelaskan metoda pembagian pemotongan profil gigi
    6. Menyebutkan perhitungan dalam pembuatan roda gigi



Tidak ada komentar:

Poskan Komentar