Perhitungan roda gigi helik metrik / Metric module calculation of helical gear

A.      Perhitungan Alur Helik / spiral .

Dari gambar A.1 ditunjukkan perbedaan dari alur helik dan alur lurus, alur helik sendiri mempunyai pengertian adalah sebuah bidang yang melilit suatu poros secara melingkar memanjang mengikuti panjang poros dengan panjang spiral tertentu. Alur Helik / spiral pada mesing milling dapat dikerjakan dari kerjasama pergerakan sumbu memanjang (sumbu X) dengan putaran kepala pembagi secara otomatis. Hal ini dapat dilakukan dengan cara menghubungkan poros sumbu X mesin dan poros kepala pembagi melalui roda gigi perantara seperti di tunjukkan pada gambar A.2.

Gambar A.1 Alur spiral dan lurus

Gambar A.2 Pemasangan roda gigi perantara dan roda gigi pengganti

Pasangan roda gigi perantara ini akan menentukan kemiringan, sudut atau panjang dari helik yang akan dibuat. Untuk mendapatkan kemiringan atau sudut helik yang kita inginkan maka diperlukan perhitungan untuk mendapatkan pasangan roda gigi yang tepat. 

Perhitungan panjang spiral atau kisar dari helik dapat ditunjukkan dari gambar A.3  dan persamaan P.1 berikut ini

Gambar A.3 Geometri alur spiral

Dari gambar 1.9 diatas jika sebuah Persegi panjang ABCD dengan alur diagonal AD digulung maka akan membentuk sebuah tabung berdiiameter D yang ber-alur helik. Sehingga jika sudut β diketahui dan diameter benda kerja diketahui maka untuk mendapatkan P (kisar) dapat menggunakan persamaan 1.2 yaitu persamaan segitiga dengan metode trigonometri sebagai berikut :

…………………………………..(P.1)

Dimana P adalah kisar yang digunakan untuk mencari pasangan roda gigi perantara yang dapat dicari dari tabel roda gigi perantara.

Jika dalam pembuatan alur helik diketahui panjang kisar P dan diameternya  D maka untuk mencari besarnya kemiringan sudut β adalah :

…………………..……………..(P2)

Sudut β diperlukan ketika dalam pembuatan alur / roda gigi menggunakan pisau berbentuk piringan (disc) maka kemiringan kepala spindle harus mengikuti kemiringan sudut β tersebut seperti contoh pada gambar 1.10a. Apa bila menggunakan pisau jenis jari (end mill) kemiringan spindle tidak perlu mengikuti kemiringan sudut β seperti contoh gambar A.4

Gambar A.4 Pengefraisan alur helik dengan disc cutter

Gambar A.5 pengefraisan helical gear dengan end mill modul cutter

Contoh 1 perhitungan alur helik untuk menentukan roda gigi pengganti :

Sebuah roda gigi miring dengan diameter kepala (Dk) 80 mm dan kemiringan helik (β) 15° maka hitunglah panjang kisar untuk menentukan pasangan roda gigi perantara.

Penyelesaian perhitungan roda gigi helik :

Pada tabel roda gigi perantara nilai yang mendekati perhitungan diatas adalah 933,33 mm dimana pasangan roda giginya

A = 40                         C = 30

B = 70                         D = 100

Skema pemasangan roda gigi dapat dilihat pada gambar A.2.

  

B.       Perhitungan Roda gigi helik

Pada dasarnya dimensi pada rodagigi helik hampir sama dengan roda gigi lurus. Yang membedakan adalah pada roda gigi helik ada dua macam modul yang di gunakan yaitu modul normal (mn) yang parallel dengan kemiringan gigi, dan modul muka (mv) yang diukur dari sisi muka roda gigi. Dan terdapat juga Jumlah gigi bayangan (Zv)  yang digunakan untuk menentukan nomor pisau frais modul. Berikut pada gambar B.1 ditunjukkan geometri dari roda gigi helik

Gambar B.1 Geometri Rodagigi Helik

Persamaan yang dipakai untuk menghitung roda gigi helik adalah :

Mn       = modul normal .................................................................................... 1.3a 
Mv       = modul muka             = mn/cos β ……………………………………. 1.3b 
Pn        = Pitch normal             = mn. p ……………………………………….. 1.3c 
Pv        = Pitch muka               = mv. p …………………………………..…… 1.3d 
Dp       = Diameter Pitch         = mv . z ……………………………………..… 1.3e 
Dk       = Diameter Kepala      = Dp + 2mn                 = mv.z + 2mn ………… 1.3f 
Df        = Diameter kaki          = Dp – 2,33mn            = mv.z – 2,33mn .……... 1.3g 
hf         = 1,167mn ……………………………………………………………. 1.3h 
hk        = mn  ………………………………………………………..………… 1.3i 
h          = hk + hf         = mn + 1,167mn ………………………………....…… 1.3j .

Roda gigi helik yang berpasangan pada gambar B.2 membutuhkan sudut kemiringan yang berbeda arah satu sama lain supaya dapat bekerja sama.

Gambar B.2 pasangan roda gigi helik

mengoperasikan kepala pembagi frais / frais dividing head operation

Kepala pembagi standar memiliki ratio pasangan cacing adalah 1 : 40 dengan kata lain setiap tuas pemutar diputar 40 kali maka kepala akan berputar 1 putaran penuh (360°). Jika tuas pemutar pada gambar 1.3 diputar 1 kali maka kepala akan berputar 1/40 putaran (360/40) atau 9°. Inilah yang akan menjadi dasar pembagian tak langsung pada penggunaan kepala pembagi.

Seperti ditunjukan pada gambar 1.1 Pada kepala pembagi, kemiringan kepala dapat diatur dari -5° s/d 110°. Untuk mengatur kemiringan dengan cara mengendorkan baut pengunci sudut seperti ditunjukan pada gambar 1.2 dan gambar 1.4. Kemiringan ini diperlukan ketika membuat bevel gear (roda gigi payung)

Gambar 1.1 Tampak samping kiri kepala pembagi

 

Gambar 1.2 Tampak atas kepala pembagi

Gambar 1.3 tampak samping kanan kepala pembagi

 

Gambar 1.4 tampak depan kepala pembagi

Pembagian tak langsung.

Pembagian tak langsung didapatkan dari putaran poros cacing terhadap roda cacing yang dibantu oleh lubang-lubang keping pembagian pada poros cacing sebagai indeks. Pada kepala pembagi pembagian tak langsung diperoleh dari persamaan 1.1 berikut.

   ……………………………………(1.1)

Keterangan dari persamaan 1.1  :

Nz       = Jumlah putaran engkol / tuas pemutar.

i           = ratio pasangan cacing (40)

z          = jumlah pembagian (jumlah gigi pada roda gigi yang dibuat)

Keping pembagian yang dipergunakan pada kepala pembagi ini antara lain :

Keping 1 depan           = 24, 25, 28, 30, 34

Keping 1 belakang      = 37, 38, 39, 41, 42, 43

Keping 2 depan           = 46, 47, 49, 51, 53

Keping 2 belakang      = 54, 57, 58, 59, 62, 66

Contoh perhitungan putaran engkol :

Sebuah roda gigi lurus dengan jumlah gigi 32 akan dikerjakan dengan kepala pembagi dengan keping pembagi dengan lubang 24, 25, 28, 30, 34, maka jumlah putaran engkol yang digunakan adalah

Pada hasil perhitungan penyebut pada pecahan campuran di atas haruslah disamakan dengan lubang pembagian yang ada sehingga hasilnya menjadi :

Maka untuk melakukan pembagian sebanyak 32 sisi atau gigi, putaran engkol yang diperlukan untuk membuat 1 sisi atau gigi adalah 1 putaran ditambah 6 lubang pada keping berjumlah 24 lubang. Dan diulangi sebanyak 32 kali untuk dapat menghasilkan 32 sisi atau gigi.

Untuk menghitung pertambahan lubang pada keping pembagian dapat dilihat pada gambar 1.5 :

 

Gambar 1.5 Penghitungan jumlah lubang

Yaitu dihitung mulai dari 0 (nol), kemudian pembatas lubang diatur untuk membatasi dari 0-6 lubang sesuai dengan perhitungan. Hal ini dilakukan untuk mengantisipasi agar setiap melakukan pengulangan pembagian tidak terjadi kesalahan perhitungan lubang. Contoh diatas pada gambar 1.5 adalah penambahan jumlah lubang sebanyak 17 lubang. 

Sumber  : Buku petunjuk roda gigi karangan Kristoforus A.M