Transmisi Roda Gigi: Prinsip dan Aplikasi Metode Pemotongan Bentuk dan Metode Pembentukan dalam Permesinan Roda Gigi

01 Prinsip Dasar Metode Pembangkitan

1.1 Dasar Matematis

• Prinsip Pembungkusan : Jejak gerakan tepi potong alat (seperti hob dan gear shaper) membentuk serangkaian kurva kontinu, dan garis selubung dari kurva-kurva ini membentuk profil gigi roda gigi teoritis (misalnya, involut, sikloida).
• Persamaan Meshing : Memenuhi hubungan gerakan relatif antara alat dan benda kerja untuk memastikan ketepatan profil gigi.

1.2 Karakteristik Utama

• Presisi Tinggi : Mampu memproses profil gigi yang kompleks (misalnya, involut, roda gigi busur lingkaran).
• Efisiensi Tinggi : Pemotongan kontinu memungkinkan produksi massal.
• Kemampuan serbaguna yang kuat : Satu alat dapat membentuk roda gigi dengan jumlah gigi yang berbeda (asalkan memiliki modul yang sama).

1.3 Proses Metode Pembentukan Khas

1.3.1 Perautan (Hobbing)

• Prinsip : Memanfaatkan gerakan bersinggungan antara alat peraut (berbentuk seperti cacing) dan benda kerja roda gigi, menyelesaikan pemotongan melalui gerakan umpan aksial.
• Hubungan Gerakan : Rotasi peraut (gerakan pemotongan utama) + Rotasi benda kerja (gerakan pembentukan) + Umpan aksial.
• Keunggulan : Efisiensi tinggi, cocok untuk produksi massal (misalnya roda gigi otomotif); dapat membentuk roda gigi lurus, roda gigi heliks, roda gigi cacing, dll.
• Contoh Aplikasi : Pengerjaan roda gigi planet dan roda gigi matahari dalam kotak roda gigi turbin angin.

1.3.2 Pembentukan Roda Gigi (Gear Shaping)

• Prinsip : Menggunakan pahat pembentuk roda gigi (bentuknya mirip roda gigi) untuk melakukan gerakan pemotongan bolak-balik pada benda kerja sambil berputar sesuai rasio singgungan.
• Hubungan Gerakan : Pemotongan vertikal bolak-balik pada gear shaper + rotasi pembentukan benda kerja dan alat potong.
• Keunggulan : Dapat memproses struktur kompleks seperti roda gigi internal dan roda gigi ganda; kekasaran permukaan gigi lebih baik dibandingkan hobbing (Ra 0.8–1.6 μm).
• Keterbatasan : Efisiensi lebih rendah dibandingkan hobbing; biaya alat potong lebih tinggi.
• Contoh Aplikasi : Pemesinan cincin roda gigi internal pada gearbox dan roda gigi presisi kecil.

1.3.3 Gear Shaving

• Prinsip : Cutter shaving dan benda kerja berputar saling mengait di bawah tekanan ringan, meningkatkan ketepatan profil gigi melalui aksi pengikisan tepi cutter. Ini merupakan proses akhir yang digunakan untuk merapikan hasil setelah hobbing atau gear shaping.
• Keunggulan : Dapat memperbaiki kesalahan profil gigi dan meningkatkan kelancaran transmisi roda gigi; ketelitian pemesinan mencapai kelas DIN 6–7.
• Contoh Aplikasi : Pemesinan akhir roda gigi gearbox mobil.

1.3.4 Gear Grinding

• Prinsip : Menggunakan roda gerinda bentuk atau roda gerinda tipe worm untuk menggerinda permukaan gigi melalui gerakan pembentukan, terutama untuk penyempurnaan roda gigi yang telah dikeraskan.
• Keunggulan : Presisi sangat tinggi (hingga kelas DIN 3–4); dapat memotong roda gigi permukaan keras (HRC 58–62).
• Keterbatasan : Biaya tinggi dan efisiensi rendah, biasanya digunakan di bidang yang menuntut presisi tinggi.
• Contoh Aplikasi : Roda gigi mesin aerospace dan roda gigi tahap kecepatan tinggi dalam gearbox tenaga angin.

02 Prinsip Dasar Pemotongan Bentuk

• Ketergantungan Alat Potong yang Tinggi : Akurasi profil gigi secara langsung bergantung pada ketepatan kontur alat potong.
• Tidak Ada Gerakan Pembentukan : Proses pemesinan tidak mensimulasikan pengaitan roda gigi, hanya mengandalkan gerakan relatif antara alat potong dan benda kerja.
• Fleksibilitas yang Tinggi : Mampu memproses profil gigi non-standar (misalnya, gigi busur lingkaran, gigi persegi panjang).

2.1 Dasar Matematis

• Prinsip Profil : Bentuk geometris dari tepi potong alat secara sempurna sesuai dengan ruang gigi roda gigi.
• Gerakan Indeksing : Menggunakan perangkat indeksing (misalnya, kepala pembagi) untuk pemesinan gigi per gigi guna memastikan jarak pitch gigi yang seragam.

2.2 Kelebihan dan Kekurangan

Keunggulan

• Perangkat Sederhana : Dapat dicapai dengan mesin frais biasa.
• Cocok untuk Produksi Satuan, Kecil-Batch atau Perbaikan : Ideal untuk skenario kustomisasi dan pemeliharaan.
• Mampu Memproses Roda Gigi Modul Ekstra Besar : Seperti roda gigi yang digunakan pada mesin penambangan.

Kekurangan

• Presisi Rendah : Biasanya kelas DIN 9–10.
• Efisiensi rendah : Memerlukan permesinan per gigi.
• Keserbagunaan Peralatan Buruk : Diperlukan peralatan khusus untuk setiap modul.

2.3 Proses Pemotongan Bentuk Khas

2.3.1 Pemillisan Roda Gigi

• Prinsip : Menggunakan pisau pemillisan cakram atau end mill; pisau berputar untuk memotong, dan benda kerja diindeks gigi demi gigi melalui kepala pembagi.
• Hubungan Gerakan : Rotasi pisau (pemotongan utama) + Gerakan makan aksial benda kerja + Rotasi pengindeksan.
• Skenario Aplikasi : Produksi roda gigi lurus dan roda gigi heliks dalam bentuk satu potong maupun lot kecil; roda gigi modul besar (modul ≥20 mm) atau roda gigi perbaikan.
• Studi Kasus : Roda gigi pada tahap kecepatan rendah pada peredam kapal laut (modul 30, material: 42CrMo) yang diproses menggunakan end mill + indeks CNC, mencapai kekasaran permukaan gigi Ra 3.2 μm.

2.3.3 Penggerindaan Bentuk

• Prinsip : Menggunakan broach (alat bergerigi bertingkat dengan banyak gigi) untuk membentuk seluruh ruang gigi dalam satu kali operasi.
• Hubungan Gerakan : Gerakan lurus broach (pemotongan) + benda kerja tetap.
• Keunggulan : Efisiensi sangat tinggi (menyelesaikan satu ruang gigi per langkah); presisi relatif tinggi (hingga kelas DIN 7).
• Keterbatasan : Hanya cocok untuk produksi massal roda gigi internal maupun eksternal; biaya pembuatan broach tinggi, ideal untuk pesanan volume besar dengan spesifikasi tunggal.
• Contoh Aplikasi : Produksi massal ring sinkronisasi otomotif (waktu siklus <10 detik/keping).

2.3.3 Penggerindaan Bentuk

• Prinsip : Menggunakan roda gerinda bentuk (dengan kontur yang sesuai dengan bentuk ruang gigi) untuk menggerinda roda gigi yang telah dikeraskan.
• Hubungan Gerakan : Rotasi roda gerinda + pergeseran benda kerja.
• Keunggulan : Dapat memproses roda gigi berkekerasan tinggi (HRC >60); presisi hingga kelas DIN 4 (kesalahan profil gigi <5 μm).
• Bidang Aplikasi : Finishing roda gigi mesin aerospace dan roda gigi reducer presisi.

03 Perbandingan dan Aplikasi Industri dari Kedua Metode

Perbandingan antara Metode Pembangkitan dan Pemotongan Bentuk

Aplikasi Industri dari Metode Pembangkitan

3.1 Gearbox Turbin Angin

• Persyaratan : Torsi tinggi, umur pakai panjang (≥20 tahun).
• Kombinasi proses : Hobbing (permesinan kasar) → Perlakuan panas → Pemolesan roda gigi (finishing).