Mesin
Frais
Mesin frais merupakan mesin perkakas untuk
mengejakan/menyelesaikan permukaan suatu benda kerja dengan mempergunakan pisau
sebagai alatnya. Pada mesin frais, pisau terpasang pada arbor dan diputar oleh
spindle. Benda kerja terpasang pada meja dengan bantuan catok (vice) atau alat
bantu lainnya. Meja bergerak vertical (naik-turun), horizontal (maju-mundur dan
kekiri-kekanan). Dengan gerakan ini maka dapat menghasilkan benda-benda seperti
pembuatan:
1. Bidang rata
3.
Roda gigi
4.
Profil
5. Segi banyak beraturan
6. Bidang bertingkat. (Sumber:
B.M Amstead,1992).
A. Jenis Mesin
1. Milling Vertikal
Kedudukan
poros utama mesin frais ini tegak lurus terhadap meja, sedang meja frais tidak
dapat dimiringkan. Kepala poros utamanya dapat dimiringkan menurut derajat
kemiringan yang dikehendaki, karena perlengkapan kepala tegak dapat diputar
maka kedudukan dari spindel sumbu utama dapat
dibuat menyudut terhadap meja mesin. Mesin frais ini digunakan untuk
mengefrais sisi atau frais jari.
Gambar 1. Mesin frais Vertikal
2. Milling Horizontal
Poros
utama mesin frais mendatar kedudukannya mendatar dan dapat mempergunakan poros
mesin tegak. Benda kerja yang akan disayat dijepit oleh ragum diatas meja dan
sejajar dengan gerak poros utamanya, sedang mejanya dapat digerakkan secara
otomatis. Meja dari mesin ini hanya dapat digerakkan ketiga arah: kearah
membujur, kearah melintangdan ke arah tegak.
Gambar
2. Mesin Frais Horizontal
3. Mesin Universal
Merupakan mesin dari hasil kombinasi mesin milling vertikal
dengan horizontal sehingga memiliki fungsi
yang komplek.
Gambar 3.
Mesin Frais Universal
B. Perlengkapan Mesin Frais
1.
Pisau Frais
Fungsi utama dari pisau frais adalah sebagai
penyayat benda kerja serta memiliki gerakan dari hasil putaran spindel mesin.
Adapun Metode pemotongan pada frais
dibagi menjadi tiga, antara lain; pemotongan
searah jarum jam, pemotongan berlawanan arah jarum
jam, dan netral.
a.
Pemotongan searah benda kerja, yang dimaksud
pemotongan searah adalah pemotongan yang datangnya benda kerja searah dengan
putaran sisi potong cutter. Pada pemotongan ini hasilnya kurang baik karena meja
(benda kerja) cenderung tertarik oleh cutter.
Gambar 4. Pemotongan searah benda
kerja
b.
Pemotongan
berlawanan arah benda kerja, yang dimaksud pemotongan berlawanan arah adalah
pemotongan yang datangnya benda kerja berlawanan
dengan arah putaran sisi potong cutter. Pada
pemotongan ini hasilnya dapat maksimal karena meja (benda kerja) tidak tertarik
oleh cutter.
Gambar 5.
Pemotongan berlawanan benda kerja
c.
Pemotongan
netral, pemotongan netral yaitu pemotongan yang terjadi apabila lebar benda
yang disayat lebih kecil dari ukuran diameter pisau atau diameter pisau tidak
lebih besar dari bidang yang disayat. Pemotongan jenis ini hanya berlaku untuk
mesin frais vertical.
Gambar 6.
Pemotongan netral
Alat potong mesin milling memilikii banyak sekali jenis dan
bentuknya, baik pada mesin milling vertikal maupun horizontal. Pemilihan
pisau berdasarkan pada bentuk benda kerja serta mudah atau kompleksnya benda kerja yang
dibuat. Adapun jenisjenis pisau frais, antara lain;
1) Pisau mantel (helical milling cutter), pisau jenis ini
dipakai pada mesin frais horizontal. Biasanya digunakan untuk pemakanan
permukaan kasar (roughing) dan lebar.
Gambar 7. Cutter mantel
2) Pisau alur (slot milling cutter), berfungsi untuk mebuat
alur pada bidang permukaan benda kerja. Jenis pisau ini ada beberapa macam yang
penggunaanya disesuaikan
dengan kebutuhan. Gambar 8 a dan b menunjukkan jenis pisau alur mata sayat satu sisi, gambar 8 c dan d menunjukkan
pisau alur dua mata sayat yaitu muka dan sisi,
gambar 8 e dan f menunjukkan pisau alur dua mata sayat yaitu muka dan sisi dengan mata sayat silang.
Gambar 8.
Pisau alur dan penggunaanya
3)
Pisau frais
gigi (gear cutter), ini digunakan untuk membuat roda gigi sesuai jenis dan jumlah gigi yang
diinginkan. Gambar dibawah ini menunjukan salah satu jenis gear cutter.
Gambar 9. Gear cutter
4) Pisau frais radius cekung (convex cutter), pisau jenis ini
digunakan untuk membuat benda kerja yang bentuknya memiliki radius dalam
(cekung).
Gambar 10. Cutter radius cekung
5) Pisau frais radius cembung (concave cutter), pisau jenis
ini digunakan untuk membuat benda kerja
yang bentuknya memiliki radius luar (cembung).
Gambar 11. Cutter radius cembung
6) Pisau frais alur T (T slot cutter), pisau jenis ini hanya
digunakan untuk untuk membuat alur berbentuk “T” seperti halnya pada meja mesin
frais.
Gambar
12. Cutter alur “T”
7)
Pisau frais
sudut, pisau jenis ini digunakan untuk membuat alur berbentuk sudut yang
hasilnya sesuai dengan sudut pisau yang digunakan. Pisau jenis ini memilki
sudut-sudut yang berbeda diantaranya: 30°, 45°, 50°,
60°, 70° dan 80°. Gambar 13 a menunjukkan
pisau satu sudut 60° (angle cutter), Gambar 13 b menunjukkan pisau dua sudut 45°x45° (double angle cutter), Gambar 13 c
menunjukkan pisau dua sudut 30°x60° (double angle cutter).
Gambar 13.
Pisau sudut dan penggunaanya
8) Pisau jari (end mill cutter), ukuran pisau jenis ini sangat
bervariasi mulai ukuran kecil sampai ukuran besar. Cutter ini biasanya dipakai
untuk membuat alur pada bidang
datar atau pasak dan jenis pisau ini pada umumnya dipasang pada posisi tegak (mesin frais vertical), namun pada kondisi
tertentu dapat juga dipasang posisi horizontal
yaitu langsung dipasang pada spindle mesin frais.
Gambar
14. Cutter Endmill
9) Pisau frais muka dan sisi (shell endmill cutter), jenis
pisau ini memilki mata sayat dimuka dan disisi, dapat digunakan untuk
mengefrais bidang rata dan bertingkat. Gambar 15 menunjukkan pisau frais muka
dan sisi.
Gambar
15. Shell Endmill Cutter
10) Pisau frais pengasaran (heavy duty endmill cutter), pisau
jenis ini mempunyai satu ciri khas yang berbeda dengan cutter yang lain. Pada sisinya
berbentuk alur helik yang dapat digunakan untuk menyayat benda kerja dari sisi
potong cutter, sehingga cutter ini mampu melakukan penyayatan
yang cukup besar.
Gambar
16. Pisau pengasaran
11) Pisau frais gergaji (slitting saw), pisau frais jenis ini
digunakan untuk memotong atau membelah benda kerja. Selain itu juga dapat
digunakan untuk membuat alur yang memilki ukuran lebar kecil.
Gambar
17. Pisau frais gergaji
2.
Ragum
(catok)
Benda kerja yang akan dikerjakan dengan mesin frais harus dijepit
dengan kuat agar posisinya tidak berubah waktu difrais. Berdasarkan gerakannya
ragum dibagi menjadi 3 jenis yaitu :
a)
Ragum biasa
Ragum ini digunakan
untuk menjepit benda kerja yang bentuknya sederhana dan biasanya hanya
digunakan untuk mengefrais bidang datar saja.
Gambar
18. Ragum biasa
b)
Ragum berputar
Ragum ini digunakan
untuk menjepit benda kerja yang harus membentuk sudut terhadap spindle. Bentuk
ragum ini sama dengan ragum biasa tetapi pada bagaian bawahnya terdapat alas
yang dapat diputar 360°.
Gambar
19. Ragum putar
c)
Ragum universal
Ragum ini mempunyai dua sumbu perputaran, sehingga dapat diatur
letaknya secara datar dan tegak.
Gambar
20. Ragum universal
3.
Blok Vee
V block pada umunya memiliki alur dengan sudut 90° dan mempunyai
alur maupun kerataan yang sesuai bila dipasangkan di meja mesin frais. V-block
biasanya digunakan untuk mencekam benda-benda dengan bentuk tertentu, datar,
bulat seperti pembuatan alur pada benda
yang bulat (misalnya poros).
Gambar 21. Blok Vee
1.
Kepala
pembagi (dividing head)
Kepala pembagi (dividing
head) adalah peralatan mesin frais
yang digunakan untuk membentuk segisegi yang beraturan pada poros yang panjang.
Pada peralatan ini biasanya dilengkapi dengan plat pembagi yang berfungsi untuk
membantu pembagian yang tidak dapat dilakukan dengan pembagian langsung.
Gambar 22. dividing head
Pembagian tak langsung dengan menggunakan perantara kepala pembagi yang
dilengkapi transmisi keong pembagi, dengan perbandingan angka transmisi E = 40
: 1. Hal ini dimaknai sebagai satu putaran benda kerja membutuh- kan 40 putaran
engkol pembagi.
Apabila benda kerja akan dibuat roda gigi sejumlah Z, maka jumlah putaran engkolnya nk dapat ditentukan dngan
rumus:
E = 40 : 1
nk = putaran engkol tiap
pembagian
Z / T = angka pembagi (diberikan
pada benda kerja)
Gambar 23. Piring
pembagi
Lingkaran
Lubang yg digunakan:
I : 15, 16, 17, 18, 19, 20.
II : 21, 23, 27, 29, 31, 33.
III : 37, 39, 41, 43, 47, 49.
2.
Kepala
lepas
Alat ini digunakan untuk menyangga benda kerja yang dikerjakan
dengan dividing head. Sehingga waktu disayat benda kerja tidak terangkat atau
tertekan ke bawah.
Gambar 24. Kepala
lepas
3.
Rotary table.
Rotary table digunakan untuk membagi segi-segi beraturan misalnya
kepala baut. Disamping itu juga dapat digunakan untuk membagi jarak-jarak
lubang yang berpusat pada satu titik misalnya membagi lubang baut pengikat pada
flendes dengan menggunakan sudut yang berjumlah 360° dengan rumus,
Nc :
Z = jumlah sisi
Gambar 25. Rotary table
4.
Adaptor
Bagian ini adalah tempat dudukan (pengikatan) cutter sebelum
dimasukkan ke sarung tirus pada sumbu utama.
Gambar 26. Adaptor
5.
Arbor
beserta cincin dan dudukan penyangga
Cutter
pada mesin frais horizontal dipasang pada arbor yang posisinya diatur dengan
pemasangan cincin.
Gambar 27. Arbor
C. Pengoperasian Mesin Frais
1. Langkah-langkah pengoperasian Mesin frais Pengoperasian mesin
frais pada dasarnya sama dengan pengoperasian mesin perkakas lainnya. Mesin frais
digunakan untuk membuat benda-benda kerja dengan
berbagai bentuk tertentu dengan jalan penyayatan.
Dari berbagai mesin perkakas yang ada, mesin fraislah
yang mampu digunakan untuk membuat berbagai macam
bentuk komponen. Oleh sebab itu diperlukan langkah langkah sistematis yang perlu dipertimbangkan sebelum mengoperasikan mesin
frais. Langkah-langkah tersebut antara lain :
a)
Mempelajari
gambar kerja untuk menentukan langkah kerja yang efektif dan efesien.
b)
Menentukan
karakteristik bahan yang akan dikerjakan untuk menentukan jenis cutter dan
median pendingin yang akan digunakan.
c)
Menetapkan
kualitas hasil penyayatan yang diinginkan.
d)
Menentukan
geometri cutter yang digunakan
e)
Menentukan
alat bantu yang dibutuhkan didalam proses.
f)
Menentukan roda-roda
gigi pengganti apabila dikehendaki adanya pengerjaan-pengerjaan khusus.
g)
Menentukan
parameter-parameter pemotongan yang berpengaruh dalam prosese pengerjaan
(kecepatan potong, kecepatan sayat, kedalaman pemakanan, waktu pemotongan dll).
2.
Menentukan
kecepatan penyayatan dan putaran spindle
a)
Kecepatan
Penyayatan
Pada saat proses pengefraisan berlangsung, cutter berputar
memotong benda kerja yang diam dan menghasilkan potongan atau sayatan yang
menyerupai chip, serpihan-serpihan tersebut dapat juga berbentuk seperti serbuk
(tergantung dari bahan). Kemampuan mesin menghasilkan panjang sayatan tiap
menit disebut kecepatan potong (sayat), yang diberi symbol Cs (Cutting Speed).
Jika cutter mempunyai ukuran diameter (mm) spindle dengan putaran
(RPM), maka kecepatan pemotonganya dapat dihitung dengan rumus :
Cs =
............m/menit
Dimana
:
Cs : Kecepatan potong (m/menit)
n : Putaran spindle utama
(RPM)
D : Diameter cutter (mm)
1/1000 : didapat dari 1 mm =
1/1000 m
Pada prinsipnya kecepatan pemotongan suatu material tidak dapat
dihitung secara matetatis. Karena setiap material memiliki kecepatan potong
sendiri-sendiri berdasarkan karakteristiknya dan harga kecepatan potong dari
tiap material ini dapat dilihat didalam tabel berikut:
Tabel 1. Kecepatan potong
b) Kecepatan spindle
Kecepatan spindle utama dapat dihitung apabila kecepatan
penyayatan telah diketahui. Untuk itulangkah pertama yang harus dilakukan
untukmenghitung kecepatan spindle adalah melihat hargakecepastan potong dari
bahan yang akan kita sayat pada table/referensinya. Kecepatan putar sumbu utama
dapat dihitung dengan rumus :
n =
........RPM
Keterangan
:
n :
kecepatan putar spindle (rpm)
Cs : kecepatan potong (m/menit)
π : konstanta (3,14)
D :
diameter cutter (mm)
1000
: diperoleh dari 1m = 1000 mm.
n =
=
= 254,7ð 250 Rpm
Nc =
=
= 6
= 6
Evaluasi
Soal!
1. Sebutkan dan jelaskan perlengkapan keselamatan kerja yang dibutuhkan pada saat
operator mesin frais bekerja. Minimal 3!
2. Pada saat proses pengefraisan perlengkapan apa saja yang dibutuhkan agar
hasil pekerjaan dapat maksimal?
3. Suatu bengkel menerima pekerjaan membuat roda gigi lurus dengan jumlah
gigi 60 buah sebanyak 10 biji. Maka operator perlu merencanakan:
a. Jumlah putaran engkol
b. Kecepatan putar spindle apabila pisau berdiameter 50 mm dan bahan
yang digunakan St 60.
4. Suatu pekerjaan menggunakan peralatan rotary table untuk membagi
lubang pada piringan cakram sepeda motor sebanyak 7 buah, carilah sudut yang
harus digeser agar posisi lubang dapat presisi.
5.
Rencanakanlah proses pembentukan meja pada mesin bending dengan
mengacu pada gambar diatas, yang benda awal berukuran 100 x 100.
a. Perlengkapan yang dibutuhkan mencakup peralatan, pisau, alat ukur,
dll.
b. Proses pekerjaan yang dilakukan dari awal hingga akhir.
Penyelesaian!
1. - Pakaian kerja, melindungi tubuh dari beram/tatal hasil proses
penyayatan.
-
Sepatu
kerja, Sepatu harus benar-benar dapat memberikan perlindungan terhadap kaki
kita. Berdasarkan standart yang telah ditentukan, sepatu kerja terbuat dari
bahan kulit, sedangkan alas terbuat dari karet yang elastis tetapi tidak mudah
rusak karena berinteraksi dengan minyak pelumas (oli).
-
Kaca mata, Kaca
mata digunakan untuk melindungi mata dari chip-chip yang berterbangan pada saat
kerja di mesin frais.
-
Masker,
membantu mengurangi udara kotor hasil dari proses pekerjaan.
2.
- Pisau Frais
-
Ragum
(catok)
-
Kepala
pembagi (dividing head)
-
Kepala
lepas
-
Rotary table.
-
Adaptor (
mesin frais vertikal)
-
Arbor
beserta cincin dan dudukan penyangga ( mesin frais horizontal)
3.
a. Nc =
=
=
. 5
=
ð berarti jumlah lubang yang harus dilakukan adalah 10 lubang pada
sektor 15.
b.n =
=
= 254,7ð 250 Rpm => kecepatan yang terdapat pada tabel mesin.
4. Nc =
=
= 51,42 °
5. a.
- Pisau mantel, pisau alur / endmill, pisau
frais sudut 45°.
- Ragum (catok)
- Paralel
- Jangka sorong
- Palu karet
- Penyiku
b. a. Mempelajari gambar kerja untuk menentukan langkah kerja yang
efektif dan efesien.
b. Menentukan karakteristik bahan yang akan dikerjakan untuk
menentukan jenis cutter dan median pendingin yang akan digunakan.
c. Menjepit benda kerja pada ragum yang telah ditentukan, kemudian
melakukan setting pisau frais yaitu pisau
mantel untuk pembuatan dimensi sesuai dengan ukuran gambar kerja.
d. Mengganti pisau dengan endmill untuk pembuatan alur sesuai
dengan dimensi gambar kerja dan didahului penyetingan.
e. Memastikan agar setiap penyayatan menggunakan skala yang tertera
pada eretan mesin guna menjaga kepresisian ukuran benda kerja. Dan menggunakan
alat ukur yang presisi/baik agar benda kerja tidak terjadi kesalahan ukuran.
f. Setelah
alur selesai maka mengganti serta mensetting pisau frais sudut sebesar 45°.
Melakukan penyayatan pada bidang yang telah ditentukan. Karena sudut yang
tersedia 45° maka pisau frais sudut tersebut dibalik berlawanan dari posisi
awal.
g. Perlengkapan
keselamatan yang mendukung hendaknya dipergunakan agar menghindari dari
kecelakaan proses kerja.
