Jumat, 01 November 2013

Mesin Frais



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
2. Alur
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.











Tidak ada komentar:

Posting Komentar