PEMBUATAN RODA GIGI

(Bevel Gear, Helical Gear, Rack Gear)

Karya Tulis ini dibuat untuk memenuhi

Tugas Mid Semester 2 sebagai pelengkap nilai akademik

di Akademi Teknik Soroako (ATS)

Disusun oleh :

Mudjib Abdullah 209066

Amri 209052

Alamsyah 209050

fredinand 209059

M.Asrul.A 209067

A K A D E M I T E K N I K S O R O A K O

2 0 10

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG MASALAH

Milling (Frais) adalah proses menghilangkan/pengambilan fatal-fatal dari

bahan atau benda kerja dengan pertolongan dari alat potong yang berputar dan

mempunyai sisi potong, kecuali pahat potong yang bersisi tunggal yang juga

digunakan. Mesin Milling adalah mesin perkakas untuk mengerjakan atau

menyelesaikan suatu benda kerja dengan mempergunakan pisau Milling (cutter)

sebagai pahat penyayat yang berputar pada sumbu mesin. Prinsip kerja dari mesin

Frais yaitu pahat potong/pemotong Frais melakukan gerak rotasi dan benda kerja

dihantarkan pada pemotong Frais tersebut.

Pada era teknologi yang semakin maju, manusia terus berusaha berfikir untuk

memenuhi kebutuhan hidupnya. Hal ini tak lepas dari makin pesatnya perindustrian

di bidang teknik mesin, konstruksi, dan industry lainnya yang sangat membutuhkan

material logam (ferrous atau non ferrous) sebagai bahan dasar. Bahan dasar ini akan

dibentuk menjadi suatu benda yang memiliki nilai tambah yang lebih seperti untuk

perlengkapan konstruksi mesin atau untuk hal lainnya contohnya untuk pembuatan

batang gigi (rack gear), roda gigi miring (helical gear) dan roda gigi payung (bevel

gear).

Dengan demikian, maka peranan teknologi semakin penting dan dominan,

dimana kita dituntut untuk menguasai teknologi yang semakin berkembang dan juga

usaha kita untuk mengembangkan teknologiyang telah kita kuasai. Salah satu cabang

teknologi tersebut adalah permesinan (machunung).

Proses permesinan yang akan dilakukan untuk pembuatan roda gigi adalah

proses milling. Untuk pembuatan bakal roda gigi dilakukan pada mesin bubut. Oleh

2

karena masih banyak para pekerja yang kurang mengetahui langkah-langkah

pembuatan rack gear,helical gear dan bevel gear, maka penulis menyusun laporan

tentang pembuatan rack gear,helical gear dan bevel gear ini untuk mengatasi masalah

yang dihadapi.

1.2 TUJUAN PENULISAN

Tujuan dari penyusunan karya tulis ini adalah untuk mengimplementasikan suatu

proses pembuatan roda gigi secara terperinci berdasarkan jenis dan fungsi roda

gigi seperti roda gigi payung,roda gigi miring / heliks, dan batang gear.Dan dapat

Mengistimasikan biaya dan waktu saat proses pembuatannya.

.

1.3 CARA MEMPEROLEH DATA

Metode yang digunakan dalam penyusunan karya tulis ini adalah :

1. Tinjauan pustaka, mempelajari modul, buku, artikel, dan situs yang terkait

dengan pembuatan roda gigi.

2. Wawancara, melakukan studi dengan metode wawancara kepada dosen

ataupun praktisi yang berhubungan dengan permasalahan yang di bahas

dalam karya tulis ini.

3. Pengumpulan data, mengumpulkan data – data yang terkait dengan proses

pembuatan roda gigi.

3

4. Implementasi, mengimplementasikan teori Kerja Frais pada pembuatan roda

gigi yang dikerjkan.

1.4 SISTEMATIKA PENULISAN

Penulisan karya tulis ini tersusun dalam 3 (tiga) bab dengan sistematika penulisan

sebgai berikut :

BAB I Pendahuluan

Bab pendahuluan berisi latar belakang masalah, tujuan penulisan, Cara

memperoleh data dan sistematika penyusunan karya tulis.

BAB II Pembahasan

Bab pembahasan berisi pengetahuan secara umum mengenai roda gigi payung,

roda gigi miring / heliks, batang gear dan perhitungan dimensi maupun estimasi

biaya dan waktu proses.

BAB III Penutup

Bab penutup berisi kesimpulan dan saran.

4

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 TEORI DASAR KERJA FRAIS

Mesin frais yang digunakan dalam proses pemesinan ada tiga jenis, yaitu :

1. Column and knee milling machines

2. Bed type milling machines

3. Special purposes

Mesin jenis column and knee dibuat dalam bentuk mesin frais vertikal dan

horizontal Kemampuan melakukan berbagai jenis pemesinan adalah

keuntungan utama pada mesin jenis ini. Pada dasarnya pada mesin jenis ini

meja (bed), sadel, dan lutut (knee) dapat digerakkan. Beberapa asesoris seperti

cekam, meja putar, dan kepala pembagi menambah kemampuan dari mesin

frais jenis ini. Walaupun demikian mesin ini memiliki kekurangan dalam hal

kekakuan dan kekuatan penyayatannya. Mesin frais tipe bed (bed type)

memiliki produktivitas yang lebih tinggi dari pada jenis mesin frais yang

pertama. Kekakuan mesin yang baik, serta tenaga mesin yang biasanya relatif

besar, menjadikan mesin ini banyak digunakan pada perusahaan manufaktur

Mesin frais tersebut pada saat ini telah banyak yang dilengkapi dengan

pengendali CNC untuk meningkatkan produktivitas dan fleksibilitasnya.

5

1. Kecepatan potong :

2. Gerak makan per gigi :

3. Waktu pemotongan :

4. Kecepatan penghasilan beram :

Rumus-rumus tersebut di atas digunakan untuk perencanaan proses frais.

Proses frais bisa dilakukan dengan banyak cara menurut jenis pisau yang

digunakan dan bentuk benda kerjanya. Selain itu jenis mesin frais yang

bervariasi menyebabkan analisis proses frais menjadi rumit. Hal-hal yang

perlu diperhatikan dalam perencanaan bukan hanya kecepatan potong dan

gerak makan saja, tetapi juga cara pencekaman, gaya potong, kehalusan

produk, getaran mesin dan getaran benda kerja. Dengan demikian hasil

6

analisa/perencanaan merupakan pendekatan bukan merupakan hasil yang

optimal.

2.2 Syarat Dua Roda Gigi Bekerja Sama

Beberapa hal yang cukup penting pada kerjasama roda gigi apabila dua roda

gigi atau lebih bekerja sama maka :

- Profil gigi harus sama ( spur atau helical dll),

- Modul gigi harus sama ( modul gigi adalah salah satu dimensi

khusus roda gigi), Sudut tekanan harus sama ( sudut perpindahan

daya antar gigi).

Modul gigi adalah besaran/dimensi roda gigi, yang dapat menyatakan

besar dan kecilnya gigi Bilangan modul biasanya bilangan utuh,

kecuali untuk gigi yang kecil. (Bilangan yang ditulis tidak berdimensi,

walaupun dalam arti yang sesungguhnya dalam satuan mm ).

Sudut tekanan adalah sudut yang dibentuk antara garis singgung dua

roda gigi dan garis perpindahan gaya antar dua gigi yang bekerja

sama.

7

2.3 Proses Frais Roda Gigi

Proses frais gigi (Gambar 2.1), sebenarnya sama dengan frais bentuk

pada, tetapi karena bentuknya yang spesifik, serta proses pencekaman dan

pemilihan pisau berbeda maka akan dibahas lebih detail. Dari informasi

yang diperoleh dari gambar kerja, untuk proses frais roda gigi diperoleh

data tentang jumlah gigi, bentuk profil gigi, modul, sudut tekan, dan

dimensi bakal roda gigi.

Dari informasi tersebut perencana proses frais gigi harus menyiapkan:

kepala pembagi , pisau frais gigi, dan perhitungan elemen dasar (putaran

spindel, gerak makan, dan kedalaman potong). Kepala pembagi digunakan

sebagai pemegang bakal roda gigi (dengan bantuan mandrel). Pada kepala

pembagi terdapat mekanisme yang memungkinkan operator mesin frais

memutar benda kerja dengan sudut tertentu.

Gambar 2.1 Proses frais roda gigi dengan mesin frais horizontal

Kepala pembagi (dividing head) digunakan sebagai alat untuk memutar bakal

8

roda gigi. Mekanisme perubahan gerak pada kepala pembagi adalah roda gigi

cacing dan ulir cacing dengan perbandingan 1 : 40. Dengan demikian apabila

engkol diputar satu kali, maka spindelnya berputar 1

40 kali. Untuk membagi

putaran pada spindel sehingga bisa menghasilkan putaran spindel selain 40

bagian, maka pada bagian engkol dilengkapi dengan piringan pembagi dengan

jumlah lubang tertentu, dengan demikian putaran engkol bisa diatur (misal

12

,13

,14

,15

putaran). Pada piringan pembagi diberi lubang dengan jumlah

lubang sesuai dengan tipenya yaitu:

1. Tipe Brown and Sharpe

a. Piringan 1 dengan jumlah lubang: 15, 16, 17, 18, 19, 20

b. Piringan 2 dengan jumlah lubang: 21, 23, 27, 29, 31, 33

c. Piringan 3 dengan jumlah lubang: 37, 39, 41, 43, 47, 49

2. Tipe Cincinnati (satu piringan dilubangi pada kedua sisi)

a. Sisi pertama dengan jumlah lubang:

24, 25, 28, 30, 34, 37, 38, 39, 41, 42, 43

b. Sisi kedua (sebaliknya) dengan jumlah lubang:

46, 47, 49, 51, 53, 54, 57, 58, 59, 62, 66

9

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 PENGETAHUAN TENTANG RODA GIGI

Roda gigi merupakan batang bulat yang mempunyai gigi-gigi hasil dari

pemotongan. Roda gigi dipasangkan pada sebuah poros yang akan mentransmisikan

gerak tersebut kepada poros kedua dan selanjutnya. Roda gigi dapat pula digunakan

untuk merubah arah putaran/gerakan, meningkatkan kecepatan artau menurunkan

kecepatan. Berbagai macam bentuk roda gigi dapat dibedakan berdasarkan posisi

poros antara roda gigi penggerak dan roda gigi yang digerakkan :

a. Poros sejajar (roda gigi lurus, roda gigi helik , roda gigi helik ganda, roda

gigi dalam, roda gigi rack dan pinion)

b. Poros yang berpotongan (cacing dan roda cacing, roda gigi helik)

c. Untuk poros yang bersinggungan (roda gigi payung/konis)

Roda gigi juga dapat digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran

yang tepat. Roda gigi memiliki gigi di sekelilingnya, sehingga penerusan daya

dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkait. Rodagigi sering digunakan

karena dapat meneruskan putaran dan daya yang lebih bervariasi dan lebih kompak

daripada menggunakan alat transmisi yang lainnya, selain itu rodagigi juga memiliki

beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan alat transmisi lainnya, yaitu :

10

Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan daya yang besar.

Sistem yang kompak sehingga konstruksinya sederhana.

Kemampuan menerima beban lebih tinggi.

Efisiensi pemindahan dayanya tinggi karena faktor terjadinya slip sangat

kecil.

Kecepatan transmisi rodagigi dapat ditentukan sehingga dapat digunakan

dengan pengukuran yang kecil dan daya yang besar.

Roda gigi harus mempunyai perbandingan kecepatan sudut tetap antara dua poros. Di

samping itu terdapat pula rodagigi yang perbandingan kecepatan sudutnya dapat

bervariasi. Ada pula rodagigi dengan putaran yang terputus-putus. Dalam teori,

rodagigi pada umumnya dianggap sebagai benda kaku yang hampir tidak mengalami

perubahan bentuk dalam jangka waktu lama.

Namun dalam penyususan karya tulis ini yang akan di bahas secara spesifik yaitu

roda gigi heliks, roda gigi payung, dan batang gear.

3.2 KLASIFIKASI RODA GIGI

Roda gigi diklasifikasikan sebagai berikut :

Menurut letak poros.

Menurut arah putaran.

Menurut bentuk jalur gigi

11

3.2.1 Menurut Letak Poros

Menurut letak poros maka roda gigi diklasifikasikan seperti tabel berikut :

Letak Poros Roda gigi Keterangan

Roda gigi

dengan poros

sejajar

Roda gigi lurus

Roda gigi miring

Roda gigi miring ganda

Roda gigi luar

Roda gigi dalam dan pinion

Batang gigi dan pinion

Klasifikasi atas dasar

bentuk alur gigi

Arah putaran berlawanan

Arah putaran sama

Gerakan lurus dan

berputar

Roda gigi

dengan poros

berpotongan

Roda gigi kerucut lurus

Roda gigi kerucut spiral

Roda gigi kerucut zerol

Roda gigi kerucut miring

Roda gigi kerucut miring ganda

Roda gigi permukaan dengan

poros berpotongan

Klasifikasi atas dasar

bentuk jalur gigi

Roda gigi dengan poros

berpotongan berbentuk

istimewa

Roda gigi

dengan poros

silang

Roda gigi miring silang

Batang gigi miring silang

Roda gigi cacing silindris

Roda gigi cacing selubung ganda

Roda gigi cacing samping

Roda gigi hiperboloid

Kontak gigi

Gerak lurus dan berputar

12

Rodagigi hipoid

Tabel 3.1 Modul standar JIS B 1701-1973

3.2.2 Menurut Arah Putaran

Menurut arah putarannya, roda gigi dapat dibedakan atas :

Roda gigi luar ; arah putarannya berlawanan.

Roda gigi dalam dan pinion ; arah putarannya sama

3.3 SISTEM STANDAR RODA GIGI

Roda gigi lurus dapat dibuat di mesin frais. Untuk membuat roda gigi pada

mesin frais diperlukan pisau frais yang sesuai dengan standar dari gigi (roda

gigi) yang dibuatnya. Sistem standar pembuatan roda gigi ada dua yaitu :

sistem modul

sistem diametral pitch dan circular pitch

a. Sistem Modul

Sistem modul digunakan di berbagai negara yang cenderung menggunakan

satuan metris seperti Belanda, Jerman dan Jepang. Hal ini tyertuang dalam

standar NEN 1629 dan standar DIN 780 dan JIS B 1701 -1973. Demikian juga

ISO yang mengacu pada standar metris. Modul merupakan kependekan dari

kata modulus yaitu suatu perbandingan antara diameter jarak bagi dari suatu

roda gigi dengan jumlah giginya. Jika roda gigi mempunyai ukuran diameter

jarak bagi D dalam satuan mm dengan jumlah giginya z buah gigi, maka

modulusnya adalah :

13

m= Dz

Keterangan:

D = diameter jarak bagi, mm

Z = jumlah gigi dari roda gigi

m = modul

Dari suatu roda gigi yang mempunyai jumlah gigi z buah, dengan jarak busur antara

giginya t (mm), maka satu keliling roda gigi tersebut adalah (t x z). sedangkan kita

ketahui bahwa satu keliling lingkaran roda gigi yang berdiameter D mm mempunyai

keliling (n x D). dengan demikian dapat ditulis :

n D=t x z

Dz

= tz=m

m=t / z

Modul ini selanjutnya digunakan sebagain standar untuk menentukan ukuran-ukuran

pisau frais pada pembuatan roda gigi standar. Harga atau nilai standar yang telah

diterbitkan Jepang dengan standar JIS B 1701 -1973 terdiri atas tiga seri

Tabel 3.2 Modul standar JIS B 1701-1973

Keterangan : Seri ke 1 merupakan pilihan pertama. Jika tidak memungkinkan dipilih

14

seri ke 2 atau ke 3

Tabel 3.3 Modul standar NEN 1630

Tabel 3.4 Modul standar DIN 780

15

b. Sistem diametral pitch dan circular pitch

Sistem diametral pitch dan circular pitch digunakan di sebagian Negara

Amerika dan Eropa yang menggunakan sistem satuan inchi. Diametral pitch

adalah perbandingan dari jumlah gigi dengan ukuran diameter jarak bagi yang

mempunyai satuan inchi. Jika jumlah gigi dari roda gigi adalah z buah dengan

ukuran diameter jarak bagi D dalam satuan inchi, maka diametral pichnya

adalah :

Dp= zD ¿

Circular pitch (Cp) yaitu jarak antara gigi dalam satuan inchi. Jika diameter

lingkaran jarak bagi mempunyai ukuran D dalam satuan inchi dengan jumlah

gigi z buah gigi, maka circular pitchnya adalah :

Cp=phi . D } over {z} (inch ¿

Keterangan:

Dp = diametral puitch

D = diametr jarak bagi dalam satuan inchi

Cp = circular pitch dalam satuan inchi

Z = jumlah gigi

16

c. Hubungan antara sistem modul dengan system diametral pitch dan

circular pitch

Dari persamaa m= Dz

atau D=z .m, D = {z} over {Dp} (inchi) dan 1 inchi

= 25,4 mm maka :

D=D .25,4 = {z.25,5} over {Dp} m

D=z .m= z .25,5Dp

m=25,5Dp

atau Dp=25,5m

Tabel 3.5 Hubungan antara sistem modul dengan

diametral pitch dan circular pitch

17

3.4 PEMBAHASAN RODA GIGI BERDASARKAN POSISI POROS

3.4.1 Roda Gigi Payung ( Bevel Gear )

Roda gigi payung berfungsi untuk memindahkan gerak dari satu sumbu ke sumbu

yang lain. Pada jenis roda gigi ini pemotongan gigi-giginya pada bagian ujung yang

berbentuk konis. Gigi-giginya dibentuk dengan arah lurus, searah degan poros roda

gigi.

Bevel gear atau roda gigi payung terbagi menjadi 3 yaitu :

1. Spurs bevel gear (roda gigi payung lurus)

Biasanya digunakan untuk kecepatan rendah dan tidak ada benturan yang

tinggi. Biasanya digunakan pada alat – alat yang putarannya di control

oleh tangan.

Gambar 3.1 Spurs bevel gear

18

2. Spiral bevel gear (roda gigi payung miring)

Di gunakan untuk aplikasi kebutuhan dengan beban dan kecepatan yang

lebih besar dari plain bevel gear, dam tidak menimbulkan bising di

banding spurs bevel gear.

Gambar 3.2 Spiral bevel gear

3. Hypoid gear (Tidak sesumbu)

Merupakan variasi dari helical bevel gear tetapi sesumbu pada kedua

ujung poros tidak berpotongan. Umumnya gear ini di gunakan untuk

differential gear mobil.

19

Gambar 3.3 Hypoid bevel gear

Apabila diinginkan memindah daya pada posisi poros yang bersinggungan

(intersection) dapat digunakan roda gigi payung. Contoh penggunaan roda gigi ini

misalnya pada drill chuck, jalur vertical pada mesin planning, mekanisme pengatur

langkah pada mesin skrap dan pengatur arah pada mesin bor pekerjaan berat. Pada

umunya pasangan roda gigi payung membentuk sudut 900 namun dalam hal tertentu

dapat dibuat pasangan roda gigi payung dengan sudut lebih besar dan lebih kecil dari

900.

Gambar 3.4 Roda gigi payung (bevel gear)

1. Pengefraisan Roda Gigi Payung (bevel gear)

Untuk pengefraisan roda gigi payung diperlukan langkah-langkah

20

tertentu agar pembuatan roda gigi yang dikerjakan pada mesin frais sesuai

dengan rencana yang ditentukan

Langkah-langkah pembuatan roda gigi payung antara lain :

1. Mempersiapkan peralatan dan perlengkapan mesin frais.

2. Menyiapkan benda kerja termasuk penentuan dimensi.

3. Pasang benda kerja pada cekam mesin frais, rubah sudut kepala pembagi mesin frais.

4. Setelah kemiringan kepala pembagi tepat, benda kerja bakal roda gigi

dipasang pada mandril baut, lalu diikat dengan mur.

5. Pemilihan plat index berdasarkan jumlah gigi yang akan di buat dengan

rumus : Nc= iz

6. Lakukan pemotongan pertama

7. Kemudian lakukan koreksi agar roda gigi dapat berpasangan. Sebelum

melakukan pemotongan pertama, benda kerja diputar ke salah satu arah

sebesar : nc 2= α4 Z

8. Meja atau kepala mesin frais digeser kearah berlawanan sebesar :

Ht= Pi4

=mi . π4

9. Untuk membentuk sisi yang satunya lagi agar simetri, perlu dilakukan

pemotongan koreksi kedua. Oleh karena itu posisi benda kerja harus di

rubah yaitu meja digeser sejauh 2 x Ht, berlawanan arah dengan Ht

koreksi pertama Untuk membentuk sisi yang satunya lagi agar simetri,

perlu dilakukan pemotongan koreksi kedua. Oleh karena itu posisi benda

kerja harus di rubah yaitu meja digeser sejauh 2 x Ht, berlawanan arah

dengan Ht koreksi pertama.

21

10. Kemudian diputar berlawanan arah nc2 sebesar 2.nc2

Jadi : nc 3=2.nc2=2.i

4 z

11. Lakukan pemeriksaan roda gigi dilakukan dengan menggunakan jangka

sorong roda gigi.

Adapun contoh alur gigi pada roda gigi payung yaitu :

a) Lurus b) Miring c) Spiral d) Evolvente e) Busur lingkaran

Gambar 3.5 Alur pada roda gigi payung

3.4.2 Roda Gigi Miring (Heliks Gear)

Roda gigi miring kriterianya hampir sama dengan rodagigi lurus, tetapi dalam

pengoperasiannya rodagigi miring lebih lembut dan tingkat kebisingannya

rendah dengan perkontakan antara gigi lebih dari 1.

22

Gambar 3.6 Roda gigi miring

Ciri-ciri roda gigi miring adalah :

1. Arah gigi membentuk sudut terhadap sumbu poros.

2. Distribusi beban sepanjang garis kontak tidak uniform.

3. Kemampuan pembebanan lebih besar dari pada roda gigi lurus.

4. Gaya aksial lebih besar sehingga memerlukan bantalan aksial dan roda

gigi yang kokoh.

Jenis-jenis roda gigi miring antara lain :

1. Roda gigi miring biasa

2. Roda gigi miring silang

3. Roda gigi miring ganda

4. Roda gigi ganda bersambung

23

(1) ( 2 ) ( 3 )

( 4 )

Gambar 3.7 Jenis – jenis roda gigi miring

1. Bagian – Bagian Utama Roda Gigi Heliks

Bagian-bagian utama roda gigi miring dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 3.8. Bagian-bagian Utama Roda Gigi Miring

Keterangan

D : diameter jarak bagi

Df : diameter kaki gigi

Dk : diameter kepala gigi

24

h : tinggi gigi

hf : tinggi kaki gigi

hk : tinggi kepla gigi

b : sudut kemiringan gigi/penyetelan

ta : jarak antara busur gigi diukur dari alas

tn : jarak antara bhusur gigi normal

b : lebar gigi

bn : lebar gigi normal

2. Perhitungan Ukuran Utama Roda Gigi Heliks

Ukuran-ukuran utama yang perlu diketahui dan dihitung pada

pembuatan roda gigi miring meliputi :

a. modul gigi

b. diameter jarak bagi, diameter kepala, dan diameter kaki gigi

c. tinggi kaki gigi, tinggi kepala, dan tinggio dari gigi menurut standar gigi

yang berlaku

d. jarak antara poros

e. sudut gigi

f. angka transmisi, untuk roda gigi yang berpasangan

3. Pengefraisan Roda gigi Heliks

a. Perhitungan ukuran roda gigi miring

Beberapa ukuran yang harus diketahui sebelum pengefraisan roda gigi

miring atara lain :

1) Diameter pitch

a) Diameter pitch dalam sistem metric ditentukan oleh

jumlah gigi, modul dan sudut kemiringan

25

Diameter pitch = jumlah gigi x modul x secant sudut

Kemiringan

= z x m x secant β

b) Pada sistem Diametral Pitch diameter pitch ditentukan oleh

jumlah gigi, diametral pitch, dan sudut kemiringan

Diameter Pitch = jumlah gigi X sec ant sudut miring

DP

¿¿)

2) Diameter luar

Diametr luar merupakan diameter bahan awal yang harus dibubut.

a) Diameter luar = Diameter pitch + (2 x modul)

= (z x m x sec β) + ( 2 x m)

b) Diameter luar = Diameter pitch + 2

DP

= ( zDP

X sec β)+¿)

3) Kisar yang harus dipotong

Kisar benda kerja = Diameter pitchtg. sudut miring

= (DP/tg β ¿

4) Rasio pemindahan gigi

Rasio pemindahan gigi merupakan perbandingan antara kisar

benda kerja dengan kisar mesin. Sudut miring benda kerja

merupakansudut penyetelan juga untuk meja frais. Selanjutnya

untuk mencari roda-roda tukar dapat digunakan rumus:

26

Uw = zPGzDP

= plpw

Uw : Perbandingan roda gigi dari roda-roda tukar

Pl : Kisar benda kerja dalam mm

Pw : Kisar sekerup penghantar dari meja frais

zPG : hasil jumlah gigi dari roda-roda tukar penggerak

zDG : hasil kali jumlah gigi dari roda-roda tukar yang

Digerakkan

b. Pemilihan Pisau frais

Dalam pengefraisan roda gigi lurus jumlah gigi yang akan difrais

dan pitch menentukan jenis pisau yang akan dipakai. Namun demikian

dalam pengefraisan roda gigi miring, sudut kemiringan mengakibatkan

pitch menjadi lebih besar dibanding dengan roda gigi lurus meskipun

pada jumlah dan ukuran gigi yang sama. Oleh karena itu diperlukan

jenis pisau yang berbeda pula. Nomor pisau dalam pengefraisan roda

gigi miring tidak ditentukan oleh junlah gigi, namun ditentukan oleh

jumlah gigi bayangan pada roda gigi bayangan.

Jumlah gigi bayanghan pada roda gigi bayangan dapat dihitung

dengan rumusan sebagai berikyut :

Jumlah gigi bayangan = (jumlah gigi/cos3 sudut miring) = (z / cos3 β)

c. Pengaturan Roda Gigi Pengganti

Pada pengefraisan miring tidak dapat dilepaskan dari pemasangan

roda-roda gigi pengganti yang akan mengubungkan gerakan meja

27

mesin frais dan gerakan spindel alat bantu. Roda gigi pertama

dipasang pada meja mesin, roda gigi kedua dan ketiga dipasang pada

quadrant plate dan roda gigi keempat dipasang pada alat bantu yang

akan menggerakkan benda kerja (misal kepala pembagi).

Jumlah poros dan jumlah pasangan gigi akan sangat ditentukan oleh

arah pemotongan giginya. Beberapa hal yang harus diperhatikan

dalam penmasangan roda gigi antara lain :

a) Telitilah pengunci gerakan plat pembagi

b) Teliti dan pastikan putaran benda kerja dan dan meja pada arah

yang benar

c) Yakinkan bahwa roda gigi terpasang dengan benar dan

berputar dengan bebas serta tidak terkunci

d. Pemasangan Benda Kerja

Dalam pengefraisan roda gigi miring, pencekaman benda kerja dapat

dilakukan dengan menjepit benda kerja menggunakan mandrel

diantara dua senter kepala pembagi dan kepala lepas yang dilengkapi

dengan pelat pembawa, dapat pula dilakukan dengan cara benda kerja

dijepit dengan cekam rahang tiga yang dipasang pada poros kepala

pembagi dengan didudkung senetr maupun tanpa didukung senter.

Penting artinya untuk memastikan bahwa benda kerja terpasang

dengan mantap pada mandrel dan mampu menahan gerakan benda

dibawah tekanan yang dihasilkan dari proses pemotongan.

e. Setting Kesenteran Pisau terhadap Benda Kerja

28

Langkah terpenting sebelum mengatur kedudukan meja mesin adalah

menempatkan pahat sesumbu dengan benda kerja.

f. Setting Meja Mesin

Meja mesin harus diatur sebesar sudut miring yang akan dipotong.

1. Untuk roda gigi miring kanan: putar ujung kanan meja mendekati

kolom

2. Untuk roda gigi miring kiri, putar ujung kiri meja mendekati

kolom

g. Setting Kedalaman Potong

Perhitungan kedalaman pemotongan pada pengefraisan roda gigi

miring sam dengan kedalaman pemotongan pada roda gigi lurus

Kedalaman pemotongan = 2,25 x m

h. Pemotongan Gigi

Prinsip kerja pemotongan roda gigi miring dapat diilustrasikan dalam

gambar berikut :

Gambar 3.9 Prinsip Pembuatan Roda Gigi miring

29

Benda kerja membuat gerakan putar sekeliling sumbunya (anak

panah 1). Benda kerja memperoleh gerakan putar ini dari poros

pembag (poros roda) dari kepala pembagi. Poros pembaginya

digerakkan oleh sekerup penghantar dari meja frais dengan

perantaraan roda-roda tukar

Meja frais yang diputar meliputi sudut miring atau sudut penyetelan

β melakukan gerakan ingsutan yang lamban (anak panah 2). Setelah

satu putaran penuh, benda kerja harus sudah bergeser menurut arah

panjangnya sepanjang jarak yang sama dengan kisar pw dari garis

sekerupnya. Pisau frais yang dipasang pada poros frais melakukan

gerakan utama penyayatan yang berlawanan (anak panah 3)

Alur-alur berbentuk sekerup biasanya difrais dengan pisau – pisau

frais piringan (kepingan). Frais-frais ini harus serong pada kedua

sisinya untuk mencegah terjadinya penyayatan susulan.

Bila langkah sekerupnya harus difrais dengan frais jari, maka tidak

terdapat penyayatan susulan. Pemakaian frais jari sering tidak

mungkin, masih mempunyai keuntungan juga bahwa meja fraisnya

btidak perlu dirubah.

Gambar 3.10 Urutan Kerja Pembuatan Roda Gigi miring

30

Gambar 3.11 Posisi Penyayatan Pembuatan Roda Gigi miring

Sudut miring benda kerja merupakan sudut penyetelan juga untuk

meja frais. Selanjutnya untuk mencari roda-roda tukar dapat

digunakan rumus.

Uw = zPGzDP

= plpw

Uw : Perbandingan roda gigi dari roda-roda tukar

Pl : Kisar benda kerja dalam mm

Pw: : Kisar sekerup penghantar dari meja frais

zPG : hasil jumlah gigi dari roda-roda tukar penggerak

zDG : hasil kali jumlah gigi dari roda-roda tukar yang

digerakkan

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam pemotongan roda gigi

miring antara lain :

31

a) Kecepatan pemakanan lebih rendah daripada kecepatan

pemotongan roda gigi nlurus

b) Putaran pisau diatur sesuai dengan jenis bahan yang akan di frais

dan bahan pisau frais

c) Pemakanan seharusnya dilakukan secara otomatis.

3.4.3 Batang Gear (Rack Gear)

Batang gear berfungsi untuk merubah gerakan putar menjadi lurus atau

sebaliknya. Batang gear umumnya berpasangan dengan roda gigi (pinion).

Roda gigi Rack dan Pinion berupa pasangan antara batang gigi dan pinion

Pinion

Rack gear

Gambar 3.12 Roda gigi Rack dan Pinion

Langkah-langkah pembuatan roda rack akan meliputi:

1. Penyiapan benda kerja termasuk penentuan dimensi

2. Pemasangan Benda kerja

32

3. Pemilihan, pemasangan dan setting pisau frais

4. Penentuan pitch dan kedalaman pemotongan

5. Pemotongan

1. Penyiapan Benda kerja

Pengefraisan roda gigi lurus dilakukan pada benda kerja dengan

bentuk persegi. Proses pembuatan roda gigi merupakan kelanjutan dari

pekerjaan frais terutama daklam menbuat bahan dasarnya (blank). Oleh

karena itu diperlukan langkah cermat dalam menyiapkan bahasn dasar melalui

proses frais Dalam proses pembuatan bahan awal rack, factor penting yang

haris diperhatikan adalah kelrataan, kelurusan dan ketegaklurusan

masingmasing bidang . Ukuran bahan awal dari roda gigi rack sangat

tergantung dari fungsi dan kegunaannya, sehingga dimungkinkan vareasi

yang amat banyak.

Untuk pembuatan roda gigi rack dapat digunakan mesin frai

horizontal, maupun universal. Mesin tersebut harus dilengkapi dengan

beberapa kelengkapan antara lain :

Pisau frais dengan modul yang sama dengan modul giginya

Alat-alat penjepit, klem dan alat-alat pembawa

Alat-alat ukur, jangka sorong, jangka bengkok, penyiku dan lainnya

Blok gores dan semacamnya

2. Pemasangan Benda Kerja

Dalam pengefraisan gigi rack, pencekaman benda kerja dapat

dilakukan dengan menjepit benda kerja pada ragum, menggunakan fixture dan

dapat pula diklem langsung di meja mesin. Pada pencekaman dengan ragum,

benda kerja dicekam melintang sebessar 900 terhadap meja.

33

Sedangkan untuk pengefraisan dalam jumlah banyak dapat dilakukan

dengan menggunakan fixture guna mengurangi waktu setting. Pencekaman

dengan klem dapat dilakukan dnegan dua klem yang didikatkan pada alur T

meja mesin frais.

Gambar 3.13 Pemasangan Benda Kerja dalam Pengefraisan Rack

3. Pemilihan, Pemasangan dan pensetingan pisau frais

Dalam pemilihan, pemasangan dan pensetingan pisau pada pengefraisan rack

pada dasarnya sama dengan pemilihan, pemasangan maupun pensetingan

pisau pada pengefraisan roda gigi lurus.

4. Penentuan Kedalaman Pemotongan

Kedalaman pemotongan harus ditentukan dan merupakan bahan pertimbangan

dalam menseting pisau frais. Pada umunya kedalaman pemotongan untuk

system modul dan Diametral pitch dapat dihitung sebagi berikut :

Kedalaman pemotongan = 2,25 x modul

Sedangkan untuk system diametral pitch :

Kedalaman pemotongan ¿2,157DP

Cara menyeting kedalaman pemotongan :

34

Gerakkan meja hingga benda kerja yang telah dicekam pada

Tempat yang akan disayat berada pada posisis tengah bawah

pisau.

Tempelkan kertas tipis yang telah dibasahi pada permukaan benda

Kerja

Hidupkan mesin hingga pisau frais berputar dan siap menyayat

Dekatkan benda kerja menuju pisau frais hingga menyentuh kertas

tipis.

Bila pisau telah menyentuh kertas tipis, hentikan mesin dan setinglah

ukuran pada angka nol

Bebaskan benda kerja dengan menggerakkan lurus dan naikkan sesuai

jedalaman yang disyaratkan

Lakukan pemakanan hingga tercapai kedalaman yang ditentukan dan

jumlah gigi yang ditentukan

5. Pemotongan Gigi

Setelah pemasangan benda kerja, pengecekan kelurusan pahat, penentuan

speed dan feed, setting dalam pemotoingan, siap maka langkah selanjutnya

adalah operasional pemotongan

a. sayatlah gigi pertama dengan poemakanan otomatis dan aturlah langkah

meja sehingga akan berhenti apabila pahat telah sdsmapi di ujung benda

kerja

b. Setelah satu kali penyayatan telitilah ketepatan profil maupun ketepatan

nukuran agar dapat dilakukan perbaikan bila masih kurang

c. Lakukan pemakana npada gigi ke tiga dan selanjutnya hingga selesai.

Pitch pada pengefraisan rack pada dasarnya sama dengan pitch pada

penegfraisan rooda gigi lurus. Pitch dapat dihitung dengan rumusan berikut:

35

36

Pitch = M x N mm

3.5 PERHITUNGAN BERDASARKAN CONTOH SOAL

3.5.1 Dimensi Dan Pembuatannya

1. Roda Gigi Payung (Bevel Gear)

Contoh soal 1 :

Dik : Z1 = 20

Z2 = 60

Mi = 2

Me = 3

∑ = 900

I = 40 : 1

Sudut tekanan α = 20

Material : Mild Steel

Yang Dicari Perhitungan Z1 Perhitungan Z2

Sudut Konistan δ 1 =

Z 1Z 2

=2060

=0.3

δ 1= 160 42’

tan δ 2 =Z 2Z 1

=6020

=3

δ 2 = 710 34’

Jumlah Gigi Paling

Sedikit Bila α = 200

Z1 lim = 13 (Sesuai table) Z2 lim = 6 (Sesuai

table)

∅ tengah dalam dI1 = Z1 x Mi = 20 x 2

= 40 mm

dI2 = Z2 x Mi = 60 x 2

=120 mm

∅ tengah luar d1 = Z1 x Me = 20 x 3

= 60 mm

d2 = Z2 x Me = 60 x 3

= 180 mm

Lebar Gigib =

d 1−di12.sin δ 1

=60−402.0,28

=

35,71

b =

37

= 35,71

∅ kepala luarda1= di1+2 (b.sin δ 1+ mi.cos

δ 1

= 4 0 + 2(35,71 x 0,28 +

2 x 0,957) = 63,6 mm

da2 = di2 = 120. 2(b.

sin δ 2+ mi.cosδ 2=

35,7 x 0,94 + 2 x 0,31

= 188,24 mm

Pemutran enkol

Pemutaran Pertama nc1 = 1

Z 1 =

4020

= 2Nc2 =

1Z 2

= 4060

= 2/3

Putaran Engkol Kereksi 1

dan 2 Nc2 = nc3 ¿i

4. z1= 40

4.20

= 1/2

Nc2 = nc3

¿ i4. z2

= 404.60

= 1/4

Tinggi gigih1 = h2 = 2,2 x mi = 2,2 x 2 = 4

Jumlah Gigi Ideal

Zv1 = z1

cosδ 1= 20

0,957=¿ Zv2 =

z2cosδ 2

=20600,31

=¿

Contoh soal 2 :

Hitunglah data dari pasangan roda gigi luar nol miring ini ; z1 = 17, z2 = 81, mn = 4 mm, c = 0.25 mn , an = 20°, dan b = 25° ?

Penyelesaian ;

tan at = tan an / cos b = tan 20° / tan 25° = 21,88°

d1 = ( z1 . mn ) / cos b = ( 17 . 4 ) / Cos 25° = 75,03 mm

d2 = ( z2 . mn ) / cos b = ( 81 . 4 ) / Cos 25° = 357,5 mm

hf = ha + c = 4 + 0,25 . 4 = 5 mm

38

da1 = d1 + 2 ha = 75,03 + 2 . 4 = 83,03 mm

da2 = d2 + 2 ha = 357,5 + 2 . 4 = 365,5 mm

df1 = d1 - 2 hf = 75,03 - 2 . 5 = 65,03 mm

df2 = d2 - 2 hf = 357,5 - 2 . 5 = 347,5 mm

db1 = d1 . cos at = 75,03 . cos 21,88° = 69,63 mm

db2 = d2 . cos at = 357,5 . cos 21,88° = 331,75 mm

sin bb = sin b cos an = sin 25°cos 20° = 23,4°

zn1 = z1 / ( cos2 bb cos b ) = 17 / ( cos2 23,4°cos 25° ) = 22,3

zn2 = z2 / ( cos2 bb cos b ) = 81 / ( cos2 23,4°cos 25° ) = 106,1

ad = mn ( z1 + z2 ) / ( 2 cos b ) = 4 ( 17 + 81 ) / ( 2 cos 25° ) = 216,26 mm

2. Roda Miring (Helikal Gear)

Contoh Soal 1 :

Dik : m = 3.5

Pt = 4

i = 40

nk = 21

π = 32.2725.11

R = i . Pw. mnk . pt

39

= 40.32 .27 .(3.5 x10)

21.25 .11 .(4.10)

=32.9.77.5 .11

=8.4 .95.11

=72.45.11

=72.16 x55.5 x 44

=72.8025.44

= Z1 = 72 Z2 = 25

Z3 = 80 Z4 = 44

KOREKSI

= Z 1. Z 3. nk . Pt

Z 2. Z 4. i=72.80 .21 .4

25.44 .40 = 483.84044000

=10,996

= pw – 10,996 = m x π – 10,996 = 10,9955 – 10,996

= 0,0008 / gigi yang di buat

40

3. Batang Gigi ( Rack Gear)

Contoh Soal 1 :

Dik : m = 2

Pt = 6

i = 40

nk = 10

π = 32.2725.11

R = i . Pw. mnk . pt

= 40.32 .27 .(2 x10)10.25 .11 .(6.10)

=2.32.27 .225.11.3

=64.1825.11

=64.18.425.11.4

=64.7225.44

= Z1 = 64 Z2 = 25

Z3 = 72 Z4 = 44

41

KOREKSI

= Z 1. Z 3.nk . Pt

Z 2. Z 4. i=64.72.10 .6

25.44 .40 = 27648044000

=10,996

= pw – 10,996 = m x π – 10,996 = 10,9975 – 10,996

= 0,0009 / gigi yang di buat

42

3.5.2 Estimasi Biaya Dan Waktu Proses

a. Material Standar

No Material Dimensi Jumlah Stock

Code

Harga

Satuan

Harga

1 Round Bar Ø3” x 10” 3 ea x $85’5 $256.5

2 Plat steal 120 x 30 1 ea xx $90 $90

TOTAL $85,5 $346.5

Tabel 3.6 Material standar

b. Perlengkapan Kerja Dan Safety

No Material Dimensi Jumlah Stock

Code

Harga

Satuan

Harga

1. Peralatan Safety

- pakaian kerja 5 ea $60 $300

- sepatu safety 5 ea $70 $350

-kacamata 5 ea $10 $50

2 Perlengkapan lain

- dromus $20 $20

43

-oli $20 $20

-kuas $5 $5

TOTAL $185 $745

Tabel 3.7 Perlengkapan kerja dan safety

c. Biaya Proses Pengerjaan

Proses Waktu ( jam) Biaya/jam Biaya Proses

Bubut 12 $0,75 $90

Milling 18 $0,75 $120

Overhead (10%) $12

Total Biaya $222

Tabel 3.8 Biaya proses pengerjaan

d. Proses Turning

No Proses L

mm

Ø b.k

(mm)

Vc

(mm/min)

Feeding

(mm/put

)

Kedalaman

Pemotongan

(mm)

Banyaknya

Proses

(kali)

Waktu

(mnt)

1 Facing 50 40 22,5 0,08 0,2 5 180

2 Bubut

Ø 35

50 35 22,5 0,08 O,2 2 180

TOTAL 360

Tabel 3.9 Proses Turning

Waktu total bubut = operation Time (TOP)+Inter operation plan

44

45

e. Proses Frais

No Proses L Ø

cutte

r

Vc Feeding Kedalaman

pemotongan

Banyaknya

proses

Waktu

1 Milling

b.k

10

mm

6 mm 22,5 0,08 2 mm 12 kali 150

mnt

2 Milling

roda

gigi

10

mm

6 mm 22,5 0,08 2 mm 8 kali 120

mnt

TOTAL 270

Tabel 3.10 Proses Frais

f. Pakan Per Gigi

Bahan Feed per gigi

Cocos MD. HD 0,05-0,1

Cocos n. LD 0,15-0,5

Tabel 3.11 Pakan Per Gigi

46

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian dan penyusunan laporan ini dapat disimpulkan

bahwa dalam pembuatan rack gear, helical gear dan bevel gear,seorang

pekerja harus terlebih dahulu mengetahui peralatan apa saja yang

digunakan serta proses-proses apa saja yang harus dilakukan agar dalam

pembuatannya, tidak terdapat kesalahan. Adapun hambatan yang sering

dihadapi dalam pembuatan rack gear, helical gear, dan bevel gear ini

adalah pada proses pembuatan sudut-sudut gigi-giginya. Oleh karena itu,

kita harus mengetahui dan memahami bagaimana caranya agar sudut gigi

yang akan dibuat sesuai dengan yang diinginkan. Hambatan lainnya yang

sering dihadapi adalah patah atau rompalnya alat potong yang digunakan

akibat perputaran alat potong yang searah dengan arah datangnya bakal

batang gigi dan roda gigi padahal seharusnya berlawanan arah.

Namun,di samping itu semua,ada hal yang paling penting pada proses

pembuatan batang gigi dan roda gigi yaitu keselamatan kerja dari. Hal ini

tidak boleh diabaikan karena akan berakibat fatal seperti kematian baik

bagi operator maupun bagi orang-orang yang berada di sekitar area kerja

operator. Oleh karena itu, utamakanlah keselamatan dan kesehatan kerja

dalam melakukan setiap pekerjaan.

47

4.2 Saran

Dalam melakukan pembuatan rack gear, helical gear dan bevel gear

ada beberapa hal yang harus diperhatikan,antara lain :

1. Apabila Anda kurang paham tentang proses yang akan Anda lakukan,

sebaiknya tanyakan langsung kepada orang-orang yang lebih paham

khususnya pengawas yang bertanggung jawab.

2. Gunakanlah Alat Pelindung Diri (APD) yang dianjurkan untuk

menghindari terjadinya eksiden pada diri Anda.

3. Jangan bekerja dalam Kondisi Tidak Aman (KTA) seperti area kerja yang

tidak aman akibat adanya genangan air atau oli dan benda-benda lain yang

dapat menyebabkan Anda terjatuh serta jangan melakukan proses

pembuatan ini apabila Anda sedang dalam kondisi kurang sehat untuk

menghindari hal-hal yang tidak diinginkan.

4. Jangan melakukan Tindakan Tidak Aman (TTA) seperti menggunakan

alat tidak sesuai fungsinya atau melakukan tindakan lain yang sudah Anda

ketahui mempunyai potensi bahaya.

48

DAFTAR PUSTAKA

ISTC. Kerja Frais Teori.1991.Bandung

Rachman, Abdul. (1984) Penambatan Frais. Jakarta: PT. Bhratara Karya

Aksara

Bm. Surbakty dan Kasman Barus (1984) Petunjuk Kerja Frais. Madiun: CV

Sinar Harapan Madiun

Chapman WAJ, (1979) Workshop Technology Part 2. London: Butler &

Tunner Ltd.

Eko Marsyahyo, ( 2003) Mesin Perkakas Pemotongan Logam. Malang:

Bayumedia

Wikipedia, http://www.wikipedia.org/

ConvertAll, http://www.bellz.org/convertall/

49

LAMPIRAN

A. Gambar Kerja

Gambar A.1 Gambar Kerja Roda Gigi Payung

50

51

Gambar A.2 Gambar Kerja Roda Gigi Miring (Heliks Gear)

Gambar A.3 Gambar Kerja Batang Gear (Rack Gear)

52

B. Tabel dan data penunjang lainnya

Urutan Nomer Pisau Frais Gigi Involut

Tabel B.1 Urutan Nomer Pisau Frais Gigi Involut

53

Tebal Beram per Gigi untuk Beberapa Tipe Pisau Frais dan Benda Kerja yang

Dikerjakan (Satuan dalam Inchi)

Tabel B.2 Tebal Beram per Gigi untuk Beberapa Tipe Pisau Frais dan Benda Kerja

Kecepatan Potong untuk Proses Frais untuk Pasangan Benda Kerja dan Pisau

HSS

54

Tabel B.3 Kecepatan Potong untuk Proses Frais

Spesifikasi Standar Roda Gigi

Tabel B.4 Spesifikasi Standar Roda Gigi

55

C. Gambar Penggunaan Roda Gigi

o Roda Gigi Payung (Bevel Gear)

56

Gambar C.1 Roda Gigi Payung (Bevel Gear)

o Roda Gigi Miring (Heliks Gear)

57

Gambar C.2 Roda Gigi Miring (Heliks Gear)

o Batang Gear (Rack Gear)

58

Gambar C.3 Batang Gear (Rack Gear)

59