BAB II LANDASAN TEORI Secara garis besar, pada proses perancangan kepala pembagi sederhana ini berdasar pada beberapa teori. Teori-teori ini yang akan mendasari pembuatan komponen-komponen pada kepala pembagi tersebut. 2.1 Alat Pencekam (Clamping Tools) Pembuatan komponen-komponen logam maupun non-logam dengan menggunakan mesin konvensional seperti mesin frais dan mesin bubut, tentunya menggunakan alat pencekam untuk mencekam benda kerja yang akan diproses tersebut agar benda kerja yang dihasilkan presisi dan memiliki ketelitian tinggi. Berikut adalah beberapa alat pencekam yang biasa digunakan pada mesin frais : 2.1.1 Pencekam Cutter&Drill Pada mesin frais, pencekaman cutter dan drill dilakukan dengan menggunakan alat pencekam yang disebut arbor. Berikut jenis-jenis arbor : 2.1.1.1 Arbor Berdasarkan fungsinya, arbor dapat dibedakan menjadi beberapa jenis: 2.1.1.1.1 Drill Chuck Arbor Gambar 2. 1 Drill Chuck Arbor[1] II-1
Alat ini digunakan untuk mencekam mata bor atau benda kerja dengan diameter kecil dan memiliki bentuk tangkai silindris 2.1.1.1.2 Sleeve Arbor for Cutter Gambar 2. 2 Sleeve Arbor for Cutter[1] Digunakan untuk mencekam End Mill Cutter yang memiliki bentuk tangkai taper atau konus. 2.1.1.1.3 Sleeve Arbor for Twist Drill Gambar 2. 3 Sleeve Arbor for Twist Drill[1] Digunakan untuk mencekam Twist Drill yang memiliki bentuk tangkai taper atau konus. 2.1.1.1.4 Collet Arbor Gambar 2. 4 Collet Arbor[1] II-2
Digunakan untuk mencekam alat dengan tangkai silindris, dan didesain untuk mengambil sebuah diameter yang spesifik. 2.1.1.1.5 Stub Arbor Gambar 2. 5 Stub Arbor[1] Biasanya digunakan untuk mencekam Shell End Mill Cutter, dan beberapa tools lain yang memiliki lubang silindris ditengah, dan tanpa perlu menambahkan spacing collar untuk membantu pencekaman. 2.1.1.1.6 Long Arbor Gambar 2. 6 Long Arbor[1] II-3
Alat Pencekam ini biasa digunakan untuk mencekam Plain Milling Cutter dan pisau modul untuk pembuatan roda gigi. Pada proses pembuatan roda gigi tersebut menggunakan mesin milling horizontal dan pencekamannya di bantu oleh spacing collar dan terdapat jurnal bearing pada ujung arbor. 2.1.1.1.7 Side Lock Arbor Gambar 2. 7 Side Lock Arbor[1] Salah satu jenis Arbor yang digunakan untuk mencekam Cutter dengan tangkai silindris, dimana prinsip pencekamannya cukup sederhana dengan mengencangkan baut yang ada pada arbor, sehingga baut tersebut menekan cutter dan mengikatnya, untuk itu perlu ada bidang rata pada sisi tangkai cutter, agar bisa tercekam dengan baik. II-4
2.1.1.1.8 Boring Head Arbor Gambar 2. 8 Boring Head Arbor[1] Digunakan untuk mencekam boring tools, dimana dalam boring head biasanya disertai skala yang cukup teliti untuk pembuatan lubang yang memiliki ukuran presisi. 2.1.2 Pencekam Benda Kerja Sebelum benda kerja atau komponen-komponen yang akan diproses pada mesin bubut, mesin milling, mesin sekrap serta mesin gerinda surface, harus dilakukan pencekaman terlebih dahulu agar tidak bergeser ketika diproses. berikut jenis-jenis pencekaman benda kerja : II-5
2.1.2.1 Parralel Plate Alat ini berbentuk balok dengan panjang, lebar, dan tingginya diberi ukuran tertentu yang sangat presisi. Fungsi alat ini adalah alat bantu pencekaman benda kerja. Gambar 2. 9 Parralel Plate 2.1.2.2 Clamp Gambar 2. 10 Clamp[1] Alat pencekam sederhana yang digunakan untuk mencekam material di meja milling, dimana clamp digunakan sebagai pencekam sedangkan T-slot Bolt sebagai pengencangnya. II-6
2.1.2.3 Angle Plate Gambar 2. 11 Angle Plate[1] Ketika permukaan benda kerja yang akan diproses milling memiliki atau ingin dibuat sudut tertentu, maka dapat dibuat dengan menggunakan angle plate. Benda kerja yang dipasang pada angle plate, biasanya dicekam dengan menggunakan clamp. 2.1.2.4 V-Block Gambar 2. 12 V-Block[1] V-blocks sangat baik digunakan untuk pencekaman batang poros yang akan diproses milling, batang poros yang pendek biasanya ditempatkan pada sebuah V- blocks saja, jika batang porosnya panjang, dua buah V-blocks atau lebih dipasang II-7
pada meja mesin, dengan jarak yang sesuai dengan panjang batang poros. V- blocks dan benda kerja dicekam pada meja mesin dengan menggunakan clamp. 2.1.2.5 Ragum 2.1.2.5.1 Ragum Tetap Gambar 2. 13 Fixed Vice[1] Alat ini paling sering digunakan dalam pengerjaan diproses milling. Ragum tetap atau Fixed vice tidak dapat diubah sudutnya, sehingga posisinya selalu tetap. 2.1.2.5.2 Ragum Putar Gambar 2. 14 Ragum Putar[1] Alat ini memilki kemampuan unutk diubah sudutnya pada satu sudut putar,sehingga mampu digunakan untuk pembuatan sudut pada mesin milling. II-8
2.1.2.5.3 Compound Vice Gambar 2. 15 Compound Vice[1] Clamping device ini sama dengan Swivel Vice, tetapi memiliki lebih dari satu sudut putar, sehingga bisa digunakan untuk pembuatan sudut / profil yang lebih rumit. 2.1.2.5.4 Rotary Table Gambar 2. 16 Rotary Table[1] Salah satu aksesoris mesin milling yang biasa digunakan untuk membuat radius luar pada mesin milling, pada saat proses penggerjaan biasanya ditambahkan clamp & center pin untuk mencekam benda kerja. II-9
2.1.2.5.5 Pencekaman Magnetik Gambar 2. 17 Meja Magnet[1] Pencekaman jenis ini mengaplikasikan sifat magnet yang saling tarik menarik pada bahan logam tertentu. Benda kerja yang akan di proses di mesin gerinda surface ini di letakkan di atas meja magnet dan akan direkatkan oleh magnet tersebut. 2.1.2.6 Kepala Pembagi Kepala pembagi merupakan salah satu alat bantu yang seringkali digunakan pada proses frais. Alat ini digunakan untuk membagi lingkaran atau keliling benda kerja menjadi bagian yang sama, seperti pada pembuatan roda gigi, segi empat, segi enam, segi delapan dan lainnya. Alat ini dapat pula digunakan untuk memutar benda kerja dengan perbandingan relatif terhadap meja seperti pada pembuatan helik dan reamer. Kepala pembagi terdiri dari roda gigi cacing dengan jumlah gigi 40 yang di pasang pada spindel kepala pembagi. Hal ini berarti bahwa perbandingan putaran kepala pembagi dan benda kerja adalah 40:1. II-10
Gambar 2. 18 Kepala Pembagi[6] 2.1.2.6.1 Fungsi Kepala Pembagi Roda gigi dibuat pada mesin frais dengan cara menyayat benda kerja, membuat alur-alur pada keliling benda kerja dengan jarak dan bentuk tertentu sehingga membentuk roda gigi. Jarak dari alur satu ke alur lainnya harus sama. Oleh karena itu pada pembuatan roda gigi dengan mesin frais diperlukan alat pembagi keliling benda kerja yang disebut kepala pembagi. Kepala pembagi berfungsi untuk membagi keliling benda kerja menjadi bagian yang sama besar. 2.1.2.6.2 Macam Kepala Pembagi Kepala pembagi terdiri atas : a. Kepala pembagi dengan pelat pembagi b. Kepala pembagi dengan penggerak roda gigi cacing dan ulir cacing c. Kepala pembagi dengan roda gigi cacing dan poros cacing yang dilengkapi dengan piringan pembagi d. Kepala pembagi universal e. Kepala pembagi dengan kelengkapan optik II-11
a. Kepala Pembagi Dengan Pelat Pembagi Gambar 2. 19 Kepala Pembagi Dengan Pelat Pembagi[7] Keterangan gambar: 1. Tuas pengunci 2. Mur penyetel 3. Tuas pemutar poros 4. Pelat pembagi dengan 12 bagian 5. Pelat penutup 6. Body (rumah kepala pembagi) 7. Pelat pembawa 8. Center poros kepala pembagi 9. Center kepala lepas 10. Alur lubang senter 11. Baut pengunci senter kepala lepas 12. Engkol kepala lepas Pembagian pada kepala pembagi ini terbatas, yakni hanya bisa melakukan pembagian 2, 3, 4, 6, dan 12. II-12
b. Kepala Pembagi Dengan Penggerak Roda Gigi Cacing dan Ulir Cacing Pembagian menggunakan penggerak roda gigi cacing dan ulir cacing dapat membagi lebih banyak sudut dibandingkan dengan pembagian yang hanya menggunakan pelat pembagi Lubang yang terdapat pada roda gigi cacing yaitu 16, 42, dan 60 lubang sehingga pembagian kelilingnya dapat dilakukan sebagai berikut: 1. Pada lingkaran yang berjumlah 156 dapat membagi keliling 2,4,8. dan 16 bagian 2. Pada lingkaran yang berjumlah 42 dapat membagi keliling sebanyak 2, 3, 6, 7, 14, 21, dan 42 bagian 3. Pada lingkaran yang berjumlah 60 lubang dapat membagi keliling sebanyak 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 15, 16, 20, 21, 30, 42 dan 60 bagian Gambar 2. 20 Kepala Pembagi dengan Penggerak Roda Gigi Cacing[7] Keterangan : 1. Mur dan baut pengunci 2. Pen penyetel 3. Roda gigi cacing yang berlubang II-13
4. Engkol pemutar 5. Pengunci poros pembagi 6. Celah pada bodi c. Kepala Pembagi Dengan Roda Gigi Cacing dan Poros Cacing yang Dilengkapi dengan Piringan Pembagi Kepala pembagi ini merupakan gabungan dari jenis kepala pembagi pertama dan kedua yaitu kepala pembagi dengan pelat pembagi dan kepala pembagi dengan penggerak roda gigi cacing dan ulir cacing. Roda gigi cacing dan ulir cacing mempunyai perbandingan putaran 40:1. Artinya jika engkol diputar 40 putaran maka roda gigi cacing baru berputar satu putaran sehinggga untuk pembagian keliling z bagian diperlukan putaran engkol sebanyak n putaran yang dapat dihitung dengan persamaan: Nc = Jumlah Putaran Engkol z = Jumlah pembagian yang diperlukan 40 = Angka perbandingan transmisi Gambar 2. 21 Kepala Pembagi Dengan Roda Gigi Cacing dan Poros Cacing yang Dilengkapi dengan Piringan Pembagi[7] II-14
d. Kepala Pembagi Universal Pada kepala pembagi universal, poros pembagi dapat disetel secara horizontal, vertikal, atau miring. Sehingga dengan kepala pembagi universal kita dapat membuat roda gigi bentuk miring (helix), roda gigi kerucut (payung), maupun roda gigi cacing. Kepala pembagi terdiri dari roda gigi cacing dengan jumlah gigi 40 yang di pasang pada spindle kepala pembagi. Gambar 2. 22 Kepala Pembagi Universal[6] e. Kepala Pembagi Dengan Kelengkapan Optik Kepala pembagi dengan kelengkapan optik digunakan untuk pembagian yang sangat teliti. Besar sudut engkol untuk pembagian keliling dengan kepala pembagi optik dapat ditentukan dengan persamaan berikut: α = besar sudut putaran engkol z = Jumlah pembagian II-15
Gambar 2. 23 Kepala Pembagi Dengan Kelengkapan Optik[7] 2.1.2.6.3 Pembagian dengan Kepala Pembagi Ada beberapa cara untuk melakukan pembagin dengn kepala pembagi. Adapun cara tersebut sebagai berikut: a. Pembagian langsung b. Pembagian tidak langsung c. Pembagian differensial d. Pembagian sudut Keempat cara tersebut diatas memang merupakan tingkatan-tingkatan cara pengerjaan, artinya bila dengan cara pertama tidak bisa digunakan, kita gunakancara kedua dan seterusnya. a. Pembagian Langsung Pembagian yang digunakan untuk pembuatan segi banyak yang dapat dibagi dengan jumlah lubang pada piring pembagi tetap. Pada spindle dimana alat pencekam benda kerja terpasang (chuck, collet) terdapat sebuah piring pembagi yang memiliki jumlah lubang tertentu (misal : 24). b. Pembagian Tidak Langsung Pembagian ini dipakai apabila segi yang akan dibuat tidak dapat dikerjakan dengan menggunakan pembagian langsung, tetapi jumlah segi yang dapat II-16
dikerjakan masih terbatas pada jumlah lubang pada piring pembagi (yang dapat ditukar-tukar). Misal pembuatan segi : 9, 27, 58, 165, 312 dsb. Didalam housing kepala pembagi ada transmisi poros roda cacing dengan ratio i = 40 : 1. Poros cacing terhubung dengan engkol pemutar, sedangkan roda cacing terhubung dengan benda kerja, sehingga benda kerja berputar 1 kali, bila engkol putar 40 kali. Gambar 2. 24 Poros Cacing[7] Gambar 2. 25 Plat Pembagi II-17
Rumus utama untuk pembagian tidak langsung adalah : nc z = Putaran engkol = Jumlah segi yang dikerjakan c. Pembagian Differensial Bilamana segi yang akan kita buat tidak dapat dikerjakan dengan menggunakan pembagian langsung maupun tidak langsung, maka diperlukan pembagian differential untuk proses tersebut. Prinsip pembagian differensial adalah pada saat engkol diputar maka piringan pembagi juga akan ikut di putar dengan proses sebagai berikut. Gambar 2. 26 Poros Cacing dan Roa gigi Cacing[7] d. Pembagian sudut Selain digunakan untuk pembuatan segi banyak, Dividing Head juga digunakan untuk pembuatan sudut tertentu. Rumus yang biasa dipakai : Karena i yang ada pada Dividing Head 40 : 1 maka, II-18
α = sudut yang dicari 2.2 Bantalan Bantalan atau bearing merupakan salah satu bagian dari elemen mesin yang memegang peranan cukup penting karena fungsi dari bantalan yaitu untuk menumpu sebuah poros agar poros dapat berputar tanpa mengalami gesekan yang berlebihan. Bantalan harus cukup kuat untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. 2.2.1 Prinsip Kerja Bantalan Apabila ada dua buah logam yang bersinggungan satu dengan lainnya saling bergeseran maka akan timbul gesekan, panas dan keausan. Untuk itu pada kedua benda diberi suatu lapisan yang dapat mengurangi gesekan, panas dan keausan serta untuk memperbaiki kinerjanya ditambahkan pelumasan sehingga kontak langsung antara dua benda tersebut dapat dihindari. 2.2.2 Klasifikasi Bantalan 2.2.2.1 Berdasarkan gerakan bantalan terhadap poros 2.2.2.1.1 Bantalan Luncur (Journal Bearing) Bantalan ini digunakan pada poros yang menimbulkan gesekan luncur atau aksial. Terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas. II-19
Gambar 2. 27 Journal Bearing[6] 2.2.2.1.2 Bantalan Gelinding Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru), rol atau rol jarum dan rol bulat. Gambar 2. 28 Ball Bearing[6] II-20
2.2.3 Bahan Bantalan Luncur Bahan untuk bantalan luncur harus memenuhi persyaratan berikut: Mempunyai kekuatan yang cukup (tahan beban dan kelelahan) Dapat menyesuaikan diri terhadap lenturan poros yang tidak terlalu besar atau terhadap perubahan bentuk yang kecil Mempunyai sifat anti las (tidak dapat menempel) terhadap poros jika terjadi kontak dan gesekan antara logam dan logam Sangat tahan karat Dapat membenamkan kotoran atau debu kecil Murah harganya 2.2.4 Bahan-bahan untuk bantalan umum Paduan tembaga, termasuk dalam golongan ini adalah perunggu, perunggu fosfor, dan perunggu timah hitam. Logam putih, termasuk dalam golongan ini adalah logam putih berdasar Sn (yang disebut logam babit) dan logam putih berdasar Pb. 2.2.5 Bahan untuk bantalan tanpa pelumasan Bahan ini mengandung pelumas di dalamnya sehingga dapat dipakaii sebagai bantalan yang melumasi sendiri. Bantalan semacam ini dipakai bila tidak memungkinkan perawatan secara biasa, yaitu: Jika letak bantalan tidak memungkinkan pemberian pelumas dariluar Jika bantalan mempunyai gerakan bolak-balik sehingga kemungkinan terbentuknya lapisanminyak sangat kecil Untuk alat-alat kimia atau pengolahan air Untuk kondisi khusus seperti beban besar, temperatur tinggi, temperatur rendah atau keadaan hampa. II-21
Bantalan tanpa minyak dapat berupa: Bantalan plastik Bantalan logam yang diresapi minyak Pelumas padat 2.2.6 Bahan bantalan khusus Bantalan Kayu, dipakai dalam mesin pengolahan makanan. Bantalan Karet, dicampur dengan air sebagai pelumas, Bantalan karet mempunyai koefisiengesek yang rendah. Bantalan karet juga dapat meredam bunyi dan getaran. Bantalan Grafit Karbon, merupakan bahan yang sepenuhnya dapat melumasi sendiri dan bekerja pada temperatur tinggi. Penambahan serbuk babit, perak, atau tembaga dapat memperbaiki sifatnya yang susah bereaksi sebagai bantalan. Bantalan Permata, dipakai pada alat-alat ukur. Merupakan bantalan dari batu akik sepertidelima (ruby), dan batu nilam (sapphire). II-22