Mesin Frais Setelah mempelajari topik ini, mahasiswa diharapkan mampu 1. Menyebutkan defenisi mesin frais 2. Menyebutkan jenis pekerjaan yang dapat dilakukan dengan mesin frais 3. Menyebutkan jenis-jenis mesin frais 4. Menyebutkan dan menjelaskan kegunaan pisau mesin frais 5. Menyebutkan macam-macam pemegang pisau mesin frais 6. Menyebutkan defenisi dan kegunaan dividing head 7. Menjelaskan prinsip gerakan mesin frais 8. Menjelaskan teknik pengefraisan 9. Menjelaskan arah gerakan pemotongan pisau frais 10. Menjelaskan kecepatan potong dan pemakanan pisau mesin frais Mesin frais adalah sejenis mesin perkakas untuk mengerjakan peralatan mesin dari logam dengan gerakan utama alat potongnya berputar. Jenis pekerjaan yang dapat dikerjakan dengan mesin frais adalah: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Permukaan rata dan datar Permukaan siku dan sejajar Permukaan bersudut Beralur dan berbentuk Roda gigi Benda-benda persegi
JENIS-JENIS MESIN FRAIS Mesin Frais Horizontal
Adalah mesin frais yang poros utamanya sebagai pemutar dan pemegang alat potong pada posisi mendatar. Gambar 41. Mesin Frais Horizontal Mesin ini termasuk type knee, namum bentuknya sama dengan mesin frais universal. Biasanya digunakan untuk mengerjakan permukaan datar dan alur. Type lain dari mesin ini adalah mesin frais type bed. Type bed ini lebih kuat karena meja mesin ditahan sepenuhnya oleh sadel yang terpasang pada lantai. Mesin Frais Vertikal
Adalah mesin frais dengan poros utama sebagai pemutar dengan pemegang alat potong dengan posisi tegak.
Gambar 42. Mesin Frais Vertikal Poros utama mesin frais tegak di pesang pada kepala tegak (vertical head spindle). Posisi kepala 0 ini dapat dimiringkan kearah kiri atau kanan maksimal 60 . Biasanya mesin ini dapat mengerjakan permukaan bersudut, datar, beralur, melobang dan dapat mengerjakan permukaan melingkar atau bulat. Mesin Frais Universal
Adalah mesin yang pada dasarnya gabungan dari mesin frais horizontal dan mesin frais vertikal.mesin ini dapat mengerjakan pekerjaan pengefraisan muka, datar, spiral, roda gigi, pengeboran dan reamer serta pembuatan alur luar dan alur dalam. Untuk melaksanakan pekerjaannya mesin frais dilengkapi dengan peralatan yang mudah digeser, diganti dan dipindahkan. Peralatan tambahan etrsebut berupa meja siku (fixed angular table), meja miring (inclinable universal table), meja putar (rotery table) dan kepala spindel tegak (vertical head spindel). Gambar 43. Mesin Frais Universal Gambar 44. Meja Siku
Gambar 45. Kepala PorosTtegak PorosTtegak
PISAU FRAIS Pisau Frais Sisi
Digunakan untuk mengefrais permukaan datar benda kerja Gambar 46. Pembuat Alur Gambar 47. Penyangga Arbor dengan menggunakan mesin frias horizontal. Dalam pemakaiannya pisau frais ini terdapat tiga type yaitu type H untuk baja keras, type N untuk baja sedang (normal) dan type W untuk baja lunak. Gambar 48. Pisau Frais Sisi Pisau Frais Muka
Pisau ini mempunyai dua arah sisi pemotongan yaitu sisi muka dan sisi samping. Pisau ini digunakan untuk menfrais permukaan mendatar dan tegak benda kerja dengan menggunakan mesin frais vertikal. Gambar 49. Pisau Frais Muka
Pisau Frais Alur Sisi dan Muka
Disebut juga dengan pisau frais celah (slotting cutter). Gunanya untuk membuat alur atau celah dengan menggunakan mesin frais horizontal. Gambar 50. Pisau FraisAlur Sisi dan Muka Pisau Frais Gergaji
Disebut juga dengan pisau belah (slitting cutter). Digunakan untuk membelah atau memotong benda kerja dan membuat alur. Gambar 51. Pisau Frais Gergaji Pisau Frais Pembentuk
Disebut juga dengan form milling cutter. Digunakan untuk membentuk permukaan benda kerja. Gambar 52. Pisau Frais Pembentuk Pisau Frais Roda Gigi
Digunakan untuk membuat roda gigi. Pisau ini terdapat dua jenis ukuran, yaitu sistem modul untuk ukuran mm dan sistem DP (diameter Pitch) untuk ukuran inchi. Gambar 53. Pisau Frais Roda Gigi Pisau Frais Sudut
Digunakan untuk membuat permukaan bersudut. Pisau ini ada dua macam, yaitu pisau frais bersudut tunggal dan pisau frais bersudut ganda. Gambar 54. Pisau Frais Sudut Pisau Frais Jari
Disebut juga dengan end mill cutter, digunakan untuk membuat alur, pembesaran lobang dan pembuatan permukaan bertingkat. Mata pisau terdapat pada bagian muka dan bagian samping. Gambar 55. Pisau Frais Jari Pisau Frais Alur T dan Alur Bersudut
Pisau frais alur T mempunyai mata pemotong pada bagian muka, belakang dan samping. Pisau alur bersudut digunakan untuk membuat alur berbentuk sudut. Mata potong pisau terdapat pada
bagian depan dan sampingnya. Pisau alur bersudut terdapat dalam dua bentuk, yaitu pisau alur bersudut tumpul dan pisau alur bersudut lancip. Gambar 56. Pisau Frais Alur T dan Pisau Frais Alur Bersudut PEMEGANG MATA PISAU Adaptor
Digunakan untuk memegang pisau frais muka. Adaptor dibagi dua macam, yaitu adaptor dengan pasak memanjang, digunakan untuk memegang pisau frais muka ukuran besar yang mempunyai alur pasak pengikat dan adaptor dengan pasak melintang digunakan untuk memegang pisau frais muka berukuran kecil. Gambar 57. Adaptor Dengan Pasak
Gambar 58. Adaptor Dengan Pasak
Melintang
Memanjang Memanjang
Koled
Digunakan untuk memegang pisau frais jari atau pisau frais alur yang bertangkai silendris. Ada dua jenis koled, yaitu koled bikonikal, digunakan untuk memegang pisau frais silendris tanpa ulir dan koled W digunakan untuk memegang pisau frais silendris berulir. Gambar 59. Koled Sarung Pengurung (Arbor)
Digunakan untuk memegang pisau frais jari atau alur berukuran besar yang bertangkai konis/tirus. Sarung arbor digunakan untuk mengunci pisau frais dan mur pengunci gunanya untuk mengunci pisau frais dan sarung arbor. Gambar 60. Arbor Dalam pemakaiannya perlu diketahui dua unsur utama dari arbor, yaitu ukuran arbor dan jenis ulirnya. Ada dua jenis ukuran arbor yaitu arbor type A, adalah arbor yang berukuran pendek, tidak perlu didukung dan tidak melentur pada saat pemakaiannya. Arbor type B, adalah arbor yang berukuran panjang, perlu didukung dibagian ujungnya dikarenakan ukurannya panjang dan mudah melentur pada saat pemakaiannya. Sedangkan jenis ulir arbor adalah ulir kiri dan ulir kanan. KEPALA PEMBAGI (DIVIDING HEAD)
Digunakan untuk mendapatkan pembagian jarak yang sama antara masing-masing. Pada kepala pembagi ada dua komponen, yaitu komponen utama, terdiri dari komponen yang melaksanakan pembagian dan komponen pendukung terdiri dari kepala lepas dan roda gigi.
Gambar 61. Dividing Head Bagian unit utama kepala pembagi dilengkapi dengan piring pembagi yang berlobang dan engkol pembagi yang berhubungan langsung dengan poros ulir cacing yang sekaligus memutar cekam benda kerja dengan perantaraan roda gigi cacing. Jumlah gigi roda gigi cacing adalah 40 buah. Perbandingan putaran engkol pembagi dengan putaran roda gigi cacing (poros pemegang benda kerja) adalah 40 : 1. artinya bila 40 kali putaran engkol piring pembagi diputar, maka poros roda gigi cacing akan berputar 1 kali putaran penuh. Gambar 62. Mekanik Dividing Head PRINSIP GERAKAN MESIN FRAIS
Gerakan pemotongan terjadi saat alat potong berputar yang diikuti dengan gerakan pemakanan dan gerakan pengikat benda kerja. Gerakan berputar disebut juga dengan gerakan utama yaitu gerakan berputar alat potong sambil memotong benda kerja. Gerakan pemakanan adalah gerakan alat potong sepanjang daerah pemotongan. Gerakan pemakanan berbentuk lurus dan melingkar. Gerakan pengikatan adalah gerakan menekan benda kerja dan alat potong yang memungkinkan sisi potong dapat dengan mudah memotong benda kerja. Gambar 63. Gerakan Pemotongan TEKNIK PENGEFRAISAN
Teknik pengefraisan tergantung dari jenis mesin frais dan posisi alat potong (pisau frais terhadap bidang kerja). Berdasarkan hal tersebut ada dua macam teknik pengefraisan, yaitu: 1. Pengefraisan Sisi Sisi mata potong sejajar dengan permukaan bidang benda kerja. Teknik pengefraisan ini menggunakan mesin frais datar. 1. Pengefraisan Muka Sisi mata potong tegak lurus terhadap bidang permukaan benda kerja. Pisau frais mempunyai mata potong sisi dan muka yang keduanya dapat melakukan pemotongan secara bersamaan. Pengefraisan ini menggunakan mesin frais tegak. Gambar 64.Teknik Pengefraisan ARAH GERAKAN PEMOTONGAN
Arah gerakan pemotongan dapat dilakukan dengan dua cara yaitu arah pemotongan searah dengan gerakan maju benda kerja dan arah gerakan pemotongan berlawanan dengan arah gerakan maju benda kerja.
Jika putaran pisau frais searah dengan gerakan benda kerja, metoda pengefraisan ini disebut juga dengan pengefraisan pemotongan searah. Tiap-tiap mata potong memotong mulai dari permukaan luar menyayat ke dalam dan berakhir pada batas kedalaman pemotongan. Gaya pemotongan cenderung menarik benda searah dengan arah gerakan pisau frais. Akibatnya laju gerakan meja tidak teratur akibat adanya gaya tarikan gaya pemotongan pisau frais.Gaya pemotongan terbesar terjadi pada saat awal pemotongan. Pengefraisan dengan metoda pemotongan berlawanan arah adalah gerakan pemotongan pisau berlawanan dengan arah gerakan pemotongan benda kerja. Setiap mata potong memotong permukaan benda kerja dimulai dari permukaan terendah sampai ke permukaan yang tertinggi. Gaya pemotongan kecil terjadi pada sat awal melakukan pemotongan dan bertambah besar sampai akhir pemotongan. Akibat lain dari cara pemotongan ini adalah kemungkinan benda kerja akan terangkat akibat gaya tarik mata potong. Pengefraisan dengan menggunakan pisau frais muka (face andmill cutter) gaya dan arah pemotongan merupakan gabungan dari metode pemotongan searah dan metode pemotongan berlawanan arah. Untuk pisau frais yang mempunyai diameter sama dengan benda kerja, gaya pemotongannya dimulai dari dengan metoda pemotongan berlawanan arah pada akhir pemotongan akan terjadi metoda pemotongan searah. Gambar 65. Gerakan Pemotongan Dengan Pisau Frais Muka KECEPATAN POTONG DAN PEMAKANAN
Keberhasilan pemotongan dengan mesin frais dipengaruhi oleh kemampuan pemotongan alat potong dan mesin. Kemampuan pemotongan tersebut menyangkut kecepatan potong dan pemakanan. Kecepatan potong pada mesin frais dapat didefenisikan sebagai panjangnya bram yang terpotong oleh satu mata potong pisau frais dalam satu menit. Kecepatan potong untuk tiap-tiap bahan tidak sama. Umumnya makin keras bahan, makin kecil harga kecepatan potongnya dan juga sebaliknya. Kecepatan potong dalam pengefraisan ditentukan berdasarkan harga kecepatan potong menurut bahan dan diameter pisau frais. Jika pisau frais mempunyai diameter 100 mm maka satu putaran penuh menempuh jarak p x d = 3.14 x 100 = 314 mm. Jarak ini disebut jarak keliling yang ditempuh oleh mata pisau frais. Bila pisau frais berputar n putaran dalam satu menit, maka jarak yang ditempuh oleh mata potong pisau frais menjadi p x d x n. jarak yang ditempuh mata pisau dalam satu menit disebut juga dengan kecepatan potong (V). Maka: Tabel 6. Harga Kecepata Potong Bahan
Alumunium
Baja Karbon 83 – 66
HSS 166 – 332
Bahan Pisau Frais HSS Super Stelit 20 – 34
267 – 498
Tantalum Karbit 50 – 84
Tngsten Karbid 332 – 664
13 – 26
24 – 58
14 – 24
50 – 64
44 – 64
116 – 200
10 – 20
21 – 44
10 – 16
34 – 54
34 – 50
64 – 142
10 – 14
10 – 16
26 – 42
16 – 24
42 – 64
12 – 16
16 – 26
24 – 34
30 – 44
84 – 108
10 – 15
10 – 16
20 – 30
20 – 30
50 – 64
10 – 14
24 – 34
14 – 24
14 – 20
94 – 164
38 – 50
84 – 124
Kuningan Perunggu Besi Tuang Besi Tempa Baja Karbon Lunak 20 – 30 Sedang 16 – 26 Tinggi 10 – 16 Pemakanan juga menentukan hasil pengefraisan. Pemakanan maksudnya adalah besarnya pergeseran benda kerja dalam satu putaran pisau frais. Pemakanan mempengaruhi gerakan bram terlepas dari benda. Faktor dalamnya pemotongan dan tebalnya bram juga menentukan proses pemotongan. Besarnya pemakanan di hitung dengan rumus : Dimana : f
= Besarnya pemakanan per menit
F
= Besarnya pemakanan per mata pisau
T
= Jumlah mata potong pisau
n
= Jumlah putaran pisau per menit
Tabel 7. Harga Pemakanan Menurut Jenis Bahan dan Pisau Frais (per mata potong mm) Jenis Pisau Frais Muka
Jenis Bahan Benda Alumunium Kuningan Perunggu Baja Baja Baja Besi Sedang Keras Campuran Tuang 0,55 0,55 0,45 0,23 0,20 0,18 0,33
Spiral
0,43
0,43
0,35
0,18
0,15
0,13
0,25
Sisi dan Muka
0,33
0,33
0,28
0,15
0,13
0,10
0,20
Jari
0,28
0,28
0,23
0,13
0,10
0,10
0,15
Bentuk
0,15
0,15
0,13
0,07
0,07
0,05
0,10
Gergaji
0,15
0,13
0,10
0,07
0,05
0,05
0,07
Selama pemotongan, pisau frais bergerak sepanjang bidang pemotongan. Panjang gerakan pisau frais tersebut dapat dianalisis seperti gambar Gambar 61. Panjang Gerakan Pisau Frais Dari segitiga siku-siku ABC dapat dianalisis bahwa Sedangkan panjang gerakan pisau frais (L) adalah Dimana: L
= Panjang gerakan pisau frais
l
= Panjang bidang pemotongan
R
= Jari-jari pisau frais
D
= Dalamnya pemotongan
Evaluasi 1. Sebutkan defenisi mesin frais! 2. Sebutkan jenis pekerjaan yang dapat dilakukan dengan mesin frais! 3. Sebutkan jenis-jenis mesin frais! 4. Sebutkan dan menjelaskan kegunaan pisau mesin frais! 5. Sebutkan macam-macam pemegang pisau mesin frais! 6. Sebutkan defenisi dan kegunaan dividing head! 7. Jelaskan prinsip gerakan mesin frais! 8. Jelaskan teknik pengefraisan! 9. Jelaskan arah gerakan pemotongan pisau frais! 10. Jelaskan kecepatan potong dan pemakanan pisau mesin frais!
