1

Bahan Bacaan 4 : PENGEFRAISAN BATANG BERGIGI (RACK GEAR)

1. Pengertian Rack dan Pinion Gear

Pada rack gear ini salah satu bentuk giginya adalah lurus dan biasanya mempunyai sumbu

pitchnya lurus juga. Rack dan pinion gear berfungsi untuk mengubah gerak putar menjadi

gerak lurus atau sebaliknya mengubah gerak lurus menjadi gerak putar. biasanya pada

kecepatan yang lambat atau kecepatan putaran tangan. Gerak putar dari suatu engkol,

menggerakkan roda gigi pinion, roda gigi pinion menggerakkan batang bergerigi ini terdapat,

misalnya pada mesin bor, press, dan sebagainya. seperti gambar dibawah ini

Gambar 5. 1 bentuk rack gear gigi lurus dan miring

Standar ukuran gigi rack sama dengan standar ukuran roda gigi, karena gigi rack selalu

berpasangan dengan roda gigi, atau dapat dikatakan rack adalah roda gigi dengan radius tak

terhingga. Di sini jarak antara pusat dua gigi yang berdekatan pada garis tusuk aksial = axial

pitch = px. Bila tusuk pada roda gigi pinion (pt = transvese pitch) maka: px = pt = π . m.

2. Pengefraisan Roda Gigi Rack

Untuk pengefraisan roda gigi rack diperlukan langkah-langkah tertentu agar pembuatan

roda gigi yang dikerjakan pada mesin frais sesuai dengan rencana yang ditentukan.

Langkah-langkah pembuatan roda rack akan meliputi:

1. Penyiapan benda kerja termasuk penentuan dimensi

2. Pemasangan Benda kerja

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

2

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 frais horizontal, maupun

universal. Mesin tersebut harus dilengkapi dengan beberapa kelengkapan antara lain:

a) pisau frais dengan modul yang sama dengan modul giginya

b) alat-alat penjepit, klem dan alat-alat pembawa

c) alat-alat ukur, jangka sorong, jangka bengkok, penyiku dan lainnya

d) 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 90 0

terhadap meja. Sedangkan untuk pengefraisan dalam jumlah banyak dapat

dilakukan dengan menggunakan fixture guna mengurangi waktu setting.

Pencekaman dengan klem dapat dilakukan dengan dua klem yang didikatkan pada alur

T meja mesin frais., seperti gambar dibawah ini

Gambar 5. 2 pencekaman benda kerja pada meja mesin

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

3

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 = 2.17 / DP

Cara menseting kedalaman pemotongan

a. Gerakkan meja hingga benda kerja yang telah dicekam pada tempatb yang akan

disayat berada pada posisis tengah di bawah pisau.

b. Tempelkan kertas tipis yang telah dibasahi pada permukaan benda kerja

c. Hidupkan mesin hingga pisau frais berputar dan siap menyayat

d. Dekatkan benda kerja menuju pisau frais hingga menyentuh kertas tipis.

e. Bila pisau telah menyentuh kertas tipis, hentikan mesin dan setinglah ukuran

pada angka nol

f. Bebaskan benda kerja dengan menggerakkan lurus dan naikkan sesuai jedalaman

yang disyaratkan

g. 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 penyatan telitilah ketepatan profil maupun ketepatan ukuran agar

dapat dilakukan perbaikan bila masih kurang

c. Lakukan pemakanan pada 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 adalah Pitch = m x π mm.

Contoh 1 , Tentukan pergeseran meja frais pada pengefraisan rack (pitch) dengan

modul 2.

Penyelesaian:

Hitung besar jarak , Pitch = m x π = 2 x 3,14 = 6,28 mm

Untuk system diametral pitch, pitch dapat dihitung dengan rumus:

4

Pitch = π/ DP

Contoh 2, Tentukan pergeseran meja frais pada pengefraisan rack (pitch) pada jarak rack

= 12 DP

Penyelesaian:

3. Metoda pengefraisan batang gigi ( rack gear )

Sebagaimana prinsip kerja rack gear, yaitu Batang gigi berfungsi sebagai transmisi untuk

merubah gerak lurus menjadi gerak putar atau sebaliknya Batang gigi umumnya

berpasangan dengan roda gigi . Bentuk Alur gigi pada batang gigi ada yang lurus juga ada

yang miring terhadap sumbu melintang batang, seperti gambar dibawah ini :

Gambar 5. 3 Batang gigi merubah gerak lurus menjadi gerak putar

Penampang batang gigi berbentuk bulat Dalam pengefraisan batang gigi pembagian

pemotongan dapat dilakukan dengan menggeser meja sejauh π m dengan memutar

langsung spindel meja.

Gambar 5. 4 pengefraisan batang gigi dg menggeser langsung spindel meja

Untuk menggerakkan meja dapat juga dilakukan dengan menggunakan kepala pembagi yang

dihubungkan ke spindel meja dengan perantara roda gigi. Bila pada meja terpasang kepala

5

pembagi, maka meja tersebut tidak dapat digerakkan langsung, kecuali dengan memutar

engkol pada kepala pembagi., perhatikan gambar dibawah ini:

Gambar 5. 5 gerakkan meja dilakukan menggunakan kepala pembagi

Pada pengefraisan batang gigi lurus, yang pembagiannya digerakkan langsung oleh spindel,

panjang gerakkan m 25.11

32.27 atau m ..π= Untuk pengefraisan yang pembagiannya

menggunakan kepala pembagi, roda gigi transimisnya harus disesuaikan dengan hasil

perhitungan.

Gambar 5. 6 pengefraisan batang gigi lurus menggunakan kepala pembagi

Adapun Perhitungan rangkaian roda gigi, dpat menggunakan persamaan rumus sebagai

berikut :

Gambar 5. 7 Skema rangkaian roda gigi

6

Digerakkan

Penggerak

nK.Pt

iPwR

Digerakkan

Penggerak

z2.z4

z1.z3R

==

==

Sehingga persamaannya menjadi z2.z4.i

K.ptz1.z2.z3.nPw =

Dimana :

a) R = Rasio roda gigi

b) I = Rasio kepala pembagi

c) Pw = Pitch benda kerja

d) nK = Jumlah putaran engkol

e) Pt = Pitch poros transportir

Jumlah putaran engkol untuk setiap pergeseran (nk), dipilih berdasarkan roda gigi yang

tersedia pada unit kepala pembagi, perhatikan gambar dibawah ini :

Gambar 5. 8 Pergeseran (nk) ditentukan roda gigi yang tersedia

Hasil batang gigi yang baik adalah yang tepat terhadap roda gigi pinion sebagai pasangannya

atau gaugenya.

Dalam pembuatan batang gigi miring, terdapat dua macam Pitch yaitu Pitch normal (Pn) dan

Pitch yang diukur sejajar sumbu batang (Ps), perhatikan gambar dibawah ini

Besarnya Ps = β cos

Pn , dimanaβ = sudut kemiringan gigi.,

perhatikan gambar dibawah ini

7

Gambar 5. 9 Pitch normal (Pn) dan Pitch sejajar sumbu batang (Ps)

Contoh .1 Tentukan rangkaian gigi untuk pengefraisan batang gigi lurus bila diketahui :

I = Rasio kepala pembagi = 40

Pw = Pitch benda kerja = 3,14 mm

Pt = Pitch poros transporter = 6 mm

m = modul = 1

Jawab :

Kita hitung R = Rasio roda gigi nK= Jumlah putaran engkol dengan rumus sebagai berikut

44.25

27.32

6.11.25.10==

→=

40.32.27.1

10 diambilnK nK.Pt

i.Pw n

25.11

32.27 n =

Jadi Jumlah gigi yang dipasang pd rangkaian roda gigi adalah :

z1 = 32, z1 = 25, z3 = 72, z4= 44

Pada mesin frais dengan perlengkapan standar, jarang dijumpai roda gigi z=25. sebagai

gantinya dicari roda gigi lain yang tersedia misalnya z = 40. oleh karenanya, Jumlah putaran

engkol adalah

4044.40

72.32

6.11.5.16

1610.

=→==

==

2z 40.32.27.1

R Jadi

25

40 nK

Sebagai koreksi :, malka Pitch benda kerja

mm tz1.z2.nK.P

Pw 1418,340.44.40

6.16.27.32

.4.2===

izz

Hal tersebut menimbulkan Perbedaan senilai = 0,0018 mm setiap gigi

8

Contoh 2, Tentukan rangkaian roda gigi pada soal nomor 1 bila modul 1,25; 1,5 ; 1,75 ; 2,00

dan 2,5 mm.. untuk modul 2,5 mm hitunglah koreksinya.

Jawab :

Untuk m = 1 mm, R = 44.40

72.32

44.40

72.64

44.40

2,5.32.72 R 2,5 m

44.40

72.64

44.40

2,0.32.72 R 2,0 m

44.40

72.56

44.40

1,75.32.72 R 1,75 m

44.40

72.48

44.40

1,5.32.72 R 1,5 m

44

72

44.40

1,25.32.72 R 1,25 m

==→=

==→=

==→=

==→=

==→=

Untuk m = 2,5 mm, Pq = 2,5.π = 7,85398 mm

Selisih = 0,00056 mm setiap gigi

Contoh 3, Untuk pengefraisan batang gigi miring dengan modul normal

Mn = 2 mm. kemiringan gigi β = 19020’

Pt = 5 mm; i = 40 dan nk = 10

Tentukan rangkaian roda giginya ?

Jawab :

Cos β = Ps

Pn

9

z2.z4

z1.z3

28.24

56.64

28.24

112.32

24, dan 28 bilangan mengalikan dengan

1 . 1

4.1,3334

510

40.6,65873

Ps Pw nK.Pt

i.Pw R

mm 6,65873 94360

1415932

β Cos

Pn Ps

===

==

=→=

===

.

,

,.

Koreksi : mm 6,66666 402428

56.64.10.5

z2.z4.i

nk.Pt z1.z3. Pw ===

..

selisih = 0,00793 mm setiap gigi

Contoh 4, Pada pembuatan skala nominus suatu alat ukur yang mempunyai ketelitian 0,05

mm, dibuatlah skala yang panjangnya = 19 mm terdiri dari 20 bagian.

Digunakan mesin frais yang mempunyai Pt = 5 mm dan kepala pembagi i = 40

Tentukan :

a) Rangkaian roda gigi

b) Jumlah putaran engkol kepala pembagi (nk)

Jawab :

Suatu bagian nominus besarnya = mm 0,95 20

19=

Perhitungan rangkaian roda gigi, bila (Pw = 0,01 mm) = (nk = 1/20)

.5

40.0,01

nk.Pt

i.Pw R

201

==

z2

z1

40

64

4

8

51

2001040

===

=.

.,.

Untuk menggerakkan meja sejauh 0,85 mm, engkol diputar sebanyak 95010

950=

,

, jarak

lubang pada plat index yang berlubang pada plat yang berlubang 20.

10

Jadi nk = 20

154

20

95+=

Artinya = 4 kali putar engkol ditambah 15 jarak lubang pada plat index 20.

Maka langkah langkah pembuatan Batang Gigi Lurus

Latihan no.1

Direncanakan pembuatan Batang Gigi Lurus, dengan data data sebagai berikut

M = 1,75 mm; dan Pt = 6 mm, ratio i = 40

Maka langkah langkah nya sebagai berikut :

1) Hitung harga Pitch benda kerja

Pw = ∏ . 1,75

= 5,4977 mm

= 5,5 mm

2) Selanjutnya dalam proses Pembagian bisa di lakukan tanpa menggunakan kepala

pembagi, melainkan langsung dengan skala spindel meja., perhatikan gambar dibawah

ini :

Gambar 5. 10 proses Pembagian langsung dengan skala spindel meja

3) Siapkan mesin frais Universal dan pasang benda kerja pada meja mesin juga pasang

pisau frais modul 1,75 mm (m = 1.75).

Gambar 5. 11 Cekam benda kerja dengan klem pada meja mesin