Pada artikel ini Anda akan mempelajari cara merancang hingga membuat roda gigi rack menggunakan mesin frais konvensional dengan pisau modul. Panduan berikut ditulis secara praktis sesuai kebutuhan pekerjaan bengkel manufaktur dan teknik pemesinan.
A. Apa Itu Roda Gigi Rack?
Roda gigi rack merupakan roda gigi lurus yang “diluruskan” sehingga membentuk batang panjang bergigi pada salah satu sisinya. Ketika dipasangkan dengan roda gigi pinion, gerak putar pinion akan diubah menjadi gerak lurus pada rack.
 |
| Roda Gigi Rack |
Ciri utama rack gear:
- Profil samping gigi berbentuk garis lurus dengan sudut tekanan umumnya 20°.
- Kombinasi geraknya selalu dengan pinion dengan modul yang sama.
- Ideal untuk mekanisme linear akurat.
B. Dasar Teori Roda Gigi Rack
Untuk merancang rack gear, ada beberapa parameter dasar yang harus diketahui.
1. Parameter Utama
- Modul (m): ukuran standar gigi, menentukan besar kecilnya gigi
- Pitch (p): jarak antar gigi
- Addendum (ha): tinggi kepala gigi
- Dedendum (hf): tinggi kaki gigi
- Total depth: kedalaman total gigi
- Sudut tekanan: standar ISO = 20°
Geometri Roda Gigi Rack
2 Rumus Roda Gigi Rack (misalkan kita menggunakan modul 2)
 |
| Rumus Roda Gigi Rack |
C. Perancangan Roda Gigi Rack
Proses perancangan meliputi penentuan panjang, jumlah gigi, material, dan pembuatan gambar kerja.
1 Menentukan Panjang Rack
Misalnya dibutuhkan gerak linear sepanjang 300 mm dengan modul 2.
Jumlah gigi dapat dihitung:
- Jumlah gigi = Panjang efektif / Pitch
- Jumlah gigi = 300 / 6.2832 ≈ 48 gigi
2 Menentukan Material
Material disesuaikan dengan beban aplikasi
- Beban ringan–menengah: S45C / ST-42 / Mild Steel
- Beban berat atau presisi tinggi: SCM440, baja peralatan
3 Dimensi Umum Rack Gear
- Ketebalan minimal: 12 mm
- Lebar minimal: 25–30 mm
- Toleransi disesuaikan standar pekerjaan frais
4 Gambar Kerja (Drawing)
 |
| Gambar Roda Gigi Rack |
Gambar harus memuat:
- Panjang total
- Jumlah gigi
- Pitch
- Total depth
- Addendum/dedendum
- Sudut 20°
D. Persiapan Mesin dan Perkakas
1 Mesin & Peralatan
- Mesin frais universal/horizontal
- Pisau modul
- Arbor frais
- Ragum / vise besar
- Dial indicator untuk penyelarasan
- Vernier caliper & gear tooth caliper
2 Penyelarasan /Penyetelan Benda Kerja
- Jepit material pada ragum.
- Ratakan permukaan atas jika diperlukan.
- Gunakan dial indicator untuk memastikan benda kerja sejajar dengan meja.
- Seting pemakanan awal roda gigi
E. Proses Pembuatan Roda Gigi Rack
Di sinilah proses utama pembuatan dilakukan menggunakan mesin frais konvensional.
1 Menyetel Pisau Modul
- Pasang pisauno 8 modul 2 pada arbor.
- Pastikan posisi pisau tepat pada tengah lebar material.
- Atur putaran mesin ± 80–120 rpm (tergantung material).
- 2 Menentukan Kedalaman Potong
- Misalkan modul 2 maka kedalaman total gigi = 4.5 mm
- Disarankan pemakanan bertahap:
- Step 1: 1.5 mm
- Step 2: 3.0 mm
- Step 3: 4.5 mm (finishing depth)
3 Pemotongan Gigi Pertama
- Atur koordinat awal (titik awal ) pada garis referensi, sesuaikan dengan perencanaan awal roda gigi (lihat gambar)
Setting Awal Pisau - Turunkan pisau hingga menyentuh permukaan.
- Potong hingga mencapai kedalaman total 4.5 mm.
4 Pemotongan Gigi Berikutnya
- Geser meja sepanjang pitch = π × m (misal modul 2 maka sepanjang 6,28 mm) untuk setiap gigi.
- Jika mesin dilengkapi lead screw pembagi otomatis:
- Pitch dapat diatur langsung melalui feed mekanik.
- Teruskan proses sampai semua gigi terpotong.
F. Pemeriksaan Kualitas Gigi
Setelah proses frais selesai, perlu dilakukan beberapa pemeriksaan.
1 Pemeriksaan Pitch
- Gunakan vernier caliper untuk mengukur jarak antar puncak gigi.
- Toleransi ±0.05 mm sudah baik untuk pekerjaan umum.
2 Pemeriksaan Tinggi Gigi
Gunakan gear tooth vernier untuk memastikan:
Addendum = 2 mm (modul 2)
Dedendum = 2.5 mm (modul 2)
Total = 4.5 mm (modul 2)
3 Uji Kontak dengan Roda Gigi Pinion
- Pasangkan dengan pinion
- Putar pinion secara manual.
- Periksa apakah gerak rack halus tanpa macet.
G. Finishing dan Perawatan
Setelah dinyatakan lolos pemeriksaan, lakukan tahap akhir:
- Deburring: hilangkan geram dan sudut tajam.
- Pengerasan induksi (opsional): untuk rack yang menerima beban berat.
- Pelumasan: gunakan grease atau oli ringan.
- Pengecatan / coating: untuk mencegah korosi.
H. Kesimpulan
Pembuatan roda gigi rack dapat dilakukan dengan mesin frais konvensional asalkan mengikuti standar parameter rack gear. Mulai dari menentukan modul, pitch, jumlah gigi, merancang dimensi, hingga melakukan pemotongan menggunakan pisau modul.
Dengan proses yang benar, penyelarasan, pemakanan bertahap, pengaturan pitch, dan pemeriksaan presisi, rack gear yang dihasilkan akan presisi dan siap dipasangkan dengan pinion m pada berbagai aplikasi mekanik.