PEMBUATAN PRODUK KUNCI CHUCK BOR DENGAN SISTEM DIMENSI
PADA BEVEL GEAR MODUL 1,5 MM DENGAN SUDUT POROS 900
Imran
Teknik Mesin Politeknik Bengkalis Jl. Batin Alam, Sei-Alam, Bengkalis-Riau
[email protected] Abstrak
Dalam pelaksanaan praktek mata kuliah mesin perkakas selalu dijumpai permasalahan dalam membuka dan memasang chuck bor, baik digunakan pada mesin bubut maupun pada mesin bor. Cara yang dilakukan untuk membuka dan memasang mata bor selama ini adalah dengan memakai kunci chuck bor disamping itu terdapat cara lain, yaitu dengan menggunakan chuck bor yang dilengkapi mur pengunci, tetapi mempunyai kelemahan dalam mengunci, terutama pada diameter bor yang besar. Melihat permasalahan tersebut pembuatan produk kunci chuck bor di bengkel Mesin perkakas Politeknik Bengkalis menggunakan sistem perhitungan dimensi pada bevel gear yang membentuk sudut poros 900. Adapun mesin yang digunakan untuk membagi profil gigi adalah mesin frais horizontal yang dilengkapi dengan plat index sebagai pembagi jumlah gigi yang diinginkan yaitu 12 gigi. Kunci Chuck bor ini dapat membuka dan mengunci bor berdiameter 16 mm.
Kata kunci : Kunci chuck bor, Chuck bor, Frais Horizontal, Bevel Gear, Sistem modul, Plat index
1. PENDAHULUAN
Kunci chuck bor digunakan untuk memasang dan membuka mata bor yang diikatkan pada chuck bor pada proses pengeboran benda kerja baik dengan menggunakan mesin bor maupun dengan menggunakan mesin bubut. Untuk membuat kunci ini selama ini hanya dilakukan dengan cara pengecoran dengan membuat cetakan kunci, ini membutuhkan biaya yang relatif besar. Adapun sebenarnya kunci ini pembuatannya dapat dilakukan pada bengkel mesin perkakas yang ada di Politeknik Bengkalis dengan menggunakan Mesin perkakas yaitu mesin frais horizontal yang dilengkapi dengan plat index.
Pembuatan kunci chuck bor bisa juga dilakukan dengan menggunakan mesin perkakas lain, seperti mesin sekrap, namun tingkat ketelitiannya rendah disamping itu juga sangat rumit dilakukan karena harus menyesuaikan pahat sekrap dengan besar sudut profil gigi. Ini membutuhkan waktu yang lama dan hasil yang didapatpun tidak
teliti karena mesin sekrap tidak dilengkapi dengan plat index yang berfungsi untuk membagi profil gigi sama besar dalam jumlah yang diinginkan. Dengan melihat permasalahan di atas, pembuatan kunci chuck bor sangat baik dilakukan dengan menggunakan mesin frais horizontal yang dilengkapi plat index , dengan sistem dimensi pada bevel gear dengan modul 1,5 mm dengan sudut poros 900 .
2. MATERIAL DAN METODE
Untuk menghasilkan kunci chuck bor seperti di bawah ini harus melalui beberapa tahapan perencanaan, antara lain dengan menggunakan rumus system modul untuk menghitung besar dimensi roda gigi bevel gear, dividing head yang dilengkapi dengan plat index sebagai pembagi profil gigi sama besar . Adapun tahapan pengerjaannya yang pertama pada mesin bubut (lathe machine) untuk membuat bakal kunci chuck bor dengan bahan St 37 dan selanjutnya pada mesin frais
horizontal yang dipasang cutter gear bermodul 1,5 mm. Gambar 2.1.
Dimensi pada bevel gear yang membentuk sudut poros 90o
Drawings List of symbols NP Number of teeth on Pinion NG Number of teeth on Gear DG Pitch Diameter of Gear DP Pitch Diameter of Pinion F Face Width (Length of one tooth) γ Pinion Pitch Angle (Radians) Γ Gear Pitch Angle (Radians) Ao Cone Distance (Distance from pitch circle to intersection of shaft axes) rb Back-Cone Radius P Diametrical Pitch. Teeth per inch of Pitch Diameter (N/D) p Circular Pitch. Inches of circumference per tooth (Π/P)
Equations Tan γ = N P/ NG Tan Γ= N G/ NP Gambar 2.2.
Terminologi Roda Gigi BevelGear
(Masrul Minsani ; 1984; 37)
Keterangan gambar
Dk = Diameter kepala (outside diameter) Dt = Diameter tusuk (pitch diameter) R = Jari-jari penjuru (pitch cone radius) b = Lebar gigi (face width gear)
Ha = Tinggi kepala gigi (adendum) Hi = Tinggi kaki gigi (dedendum) β = Sudut tusuk (pitch cone angle) γ = Sudut muka (face cone angle) λ = Sudut potong (cutting angle of gear) α = Sudut poros (shaft angle)
δ = Sudut kepala ( adendum angle) ζ = Sudut kaki (dedendum angle)
ϑ= Sudut miring samping belakang (back cone angle)
Ha= Tinggi/dalam gigi Sistem modul β Cos m Dt Dk = +2. . Zxm Dt= xm Ha=1 xm Hi=1,166 Hi Ha Hg = +
β sin 2 Dt R= atau R= m2 Z1+Z2 R Ha Tgδ = R Hi Tgς = R b 3 1 = δ β γ = + ς β λ = − β ϕ =900 − γ cos 1 b Y = ϑ sin 2 Hg Y = 2 1 Y Y Y = + os C Z Nc β = Dividing head
Dividing head digunakan untuk mendapatkan banyaknya profil gigi yang hendak dibuat pada sebuah roda gigi yang dikerjakan pada mesin frais dan merupakan suatu peralatan pendukung mesin frais. Untuk membuat kunci chuck bor metode yang dipakai adalah pembagian sederhana (plain indexing method).
Metode ini merupakan suatu metode pembagian yang berdasarkan pada perbandingan antara putaran mekanik ulir cacing dengan roda gigi cacingnya. Perbandingan putaran antara ulir cacing dan roda gigi cacing adalah 1 : 40, artinya satu kali ulir cacing berputar penuh, roda gigi cacing baru berputar sebanyak 401 putaran. Atau sebaliknya, satu kali putaran penuh roda gigi cacing, maka ulir cacing akan berputar sebanyak 40 kali putaran penuh.
Plat index
Plat index mempunyai sejumlah lubang-lubang yang memiliki jarak teratur satu keliling lingkaran penuh dengan banyak lubang-lubang itu satu keliling lingkaran
ditandai dengan angka-angka. Lubang-lubang itu berfungsi untuk mendapatkan pembagian yang tepat bila ternyata hasil pembagian tidak menghasilkan bilangan bulat.
Untuk menghitung banyaknya putaran engkol pembagi setiap selesai satu kali pengefraisan adalah dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
N Pb= 40 Dimana :
Pb = Banyak putaran engkol pembagi setiap selesai sekali pengefraisan
N = Banyak pembagian yang akan dibuat pada benda kerja
40 = Konstanta perbandingan putaran mekanik ulir cacing dengan roda gigi cacing.
Nomor Plat Index seperti tabel 1 berikut: Tabel 1.
Nomor Plat Index
24 25 28 30 34 37 38 39 41 42 43 46 47 49 51 53 54 57 58 59 62 66 Cutter Gear
Cutter gear merupakan alat potong roda gigi yang digunakan untuk membentuk profil gigi pada mesin frais. Cutter gear mesin frais ini pada umumnya terbuat dari bahan HSS, bentuk dari cutter gear yang digunakan pada mesin frais ada dua macam yaitu :
- form/relieved cutter gear - end mill cutter gear
Jenis form/relieved cutter gear adalah cutter gear yang digunakan khusus untuk pemotongan roda gigi dengan mesin frais horizontal. Ciri-cirinya pada bagian tengah berlubang untuk tempat arbor mesin, memiliki mata potong berbentuk profil gigi sekelilingnya sebanyak ±10buah
Jenis end mill cutter gear digunakan khusus untuk pemotongan profik gigi dengan mesin frais vertikal. Satu macam ukuran cutter gear masing-masing terdiri atas delapan buah cutter yang ditunjukkan dalam bentuk angka 1 s/d 8, dimana masing-masing nomor digunakan untuk pembuatan roda gigi dengan jumlah profil gigi tertentu, tabel berikut adalah penomoran cutter gear sistem modul
Tabel 2.
Penomoran cutter gear sistem modul
No
Cutter Jumlah profil gigi yang dapat dibuat
1 12 – 13 2 14 – 16 3 17 – 20 4 21 – 25 5 26 – 34 6 35 – 54 7 55 – 134 8 135 – tak terhingga 3. HASIL
Dengan mengambil dimensi pada chuck bor yang mempunyai jumlah profil gigi Z2 =32 dengan sudut poros , masing-masing dapat dihitung sbb :
0
90 = α
Untuk dan dengan modul 1,5: 32 2 = Z Z1 =12 xm Z Dt1 = 1 18 5 , 1 12x = 2 1 1 1 Z Z Tg = = β β = 0,375 32 12 = ' 0 1 =20 33 β β sin 2 Dt R= ' 033 20 sin 2 18 = 3510 , 0 2 18 x = 641 , 25 = xm Ha=1 =1,5 xm Hi=1,166 =1,749 R b 3 1 = 641 , 25 3 1 = 547 , 8 = 0585 , 0 641 , 25 5 , 1 = = = R Ha Tgδ ' 021 3 = δ 0682 , 0 641 , 25 749 , 1 = = = R Hi Tgς ' 054 3 = ς Hi Ha Hg = + =3,249 δ β γ = + =20033'+3021' ' 054 23 = ' 0 ' 033 3 54 20 − = − =β ς λ ' 039 16 = ' 0 0 0 90 20 33 90 − = − = β ϕ ' 027 69 = β Cos m Dt Dk = +2. . =18+(2x1,5x0,9364)= 18+2,8092 8092 , 20 = 9364 , 0 12 = = β Cos Z Nc gigi 815 , 12 = 9143 , 0 547 , 8 cos 1 b x Y = γ = 8145 , 7 = 9364 , 0 249 , 3 sin 2 Hg x Y = ϑ = =3,0423 0423 , 3 8145 , 7 2 1 + = + =Y Y Y =10,8568 12 40 40 = = Z Pb 24 8 3 3 1 3 12 4 3 = = =
(Tiga putaran penuh ditambah delapan lubang pada plat index nomor 24)
Gambar 3.1. Kunci Chuck bor
4. PEMBAHASAN
Pembuatan produk kunci chuck bor dengan sistem dimensi pada bevel gear dengan memperhatikan variabel yang telah dihitung sebelumnya, hal ini untuk memastikan bahwa ukuran yang ada pada kunci chuck bor sesuai dengan perhitungan yang dibuat.
Dalam pembuatan kunci chuck bor langkah selanjutnya memotong workpiece sesuai dengan perhitungan sebelumnya, pemotongan dilakukan oleh mesin gergaji semi hidrolik dan bahan yang dipotong St 37. Untuk megerjakan bakal kunci chuck bor digunakan mesin bubut konvensional. Dalam membubut harus diperhatikan persamaan berikut ini :
menit m dn V / 1000 π = , rpm d V n π 1000 = Keterangan :
V = Cutting Speed (m/menit), untuk bahan pahat HSS (high speed steel) = 60 m/menit dengan feed 0,2 mm putaran n = Kecepatan putaran spindle (rpm)
mm dt do d 2 + = .
Dengan memasukkan nilai pada masing-masing variable didapat nilai sebagai berikut:
rpm n 827 53 , 72 60000 = = ,
atau berada pada 600 rpm.
Pembubutan dilakukan sesuai dengan jobsheet yang ada.
Pembuatan profil gigi pada mesin frais horizontal dengan memperhatikan jumlah pembagian pada plat index adalah sbb :
Z = jumlah profil gigi 12 piece, nomor plat index 24, jadi setiap pemakanan profil gigi pada dividing head diputar sebanyak tiga putaran penuh ditambah delapan lubang pada plat index 24. Selanjutnya untuk pembuatan lubang pada tangkai kunci dilakukan pada mesin bor bangku. Sebagai handle dipakai bahan st 37 dengan ukuran diameter 6 mm dan panjang 100 mm.
Gambar 4.1.
Memasang mata bor dengan kunci chuck bor pada mesin bor
5. 5. KESIMPULAN
1. Kunci chuck bor digunakan untuk membuka dan mengunci chuck bor untuk pengeboran baik pada mesin bor maupun pada mesin bubut.
2. Pembuatan kunci chuck bor di bengkel mesin perkakas program studi T.Mesin Politeknik Bengkalis.
3. Sebagai suatu produk kunci cuhck bor dibuat sesuai dengan rancangan melalui perhitungan sistem bevel gear.
4. Pengerjaan kunci chuck bor menggunakan mesin bubut, mesin frais dan mesin bor
5. Bahan kunci chuck bor adalah bahan praktikum mahasiswa St 37
6. Kunci chuck bor ini adalah salah satu jobsheet praktek mesin perkakas.
DAFTAR PUSTAKA
Makhzu, S. 1985. Kerja Mesin dan Pengepasan Jilid II. Padang : UPT Pusat Media Pendidikan FPTK IKIP Padang
Rochim, T .1993. Proses Pemesinan. Jakarta: Higher Education Development Support (HEDS) Project
Rukmana .1985. Petunjuk Praktek Mesin Perkakas, Jakarta: Dep. P & K Direktorat Jendral Pendidikan Dasar dan Menengah. Yufrizal. 1990. Teori dan Praktek Pembuatan Roda Gigi dengan Mesin Frais.UPT Pusat Media Pendidikan FPTK IKIP Padang