Mesin Frais

Mesin Fris

v Pengertian

Milling (Fris) adalah proses menghilangkan/pengambilan fatal-fatal dari bahan atau benda kerja dengan pertolongan dari alat potong yang berputar dan mempunyai sisi potong, kecuali pahat potong yang bersisi tunggal yang juga digunakan. Mesin Milling adalah mesin perkakas untuk mengerjakan atau menyelesaikan suatu benda kerja dengan mempergunakan pisau Milling (cutter) sebagai pahat penyayat yang berputar pada sumbu mesin. Mesin Milling termasuk mesin perkakas yang mempunyai gerak utama yang berputar, Pisau Fris dipasang pada sumbu/arbormesin yang didukung dengan alat pendukung arbor, jika arbor mesin berputar melalui suatu putaran motor listrik maka pisau Fris akan ikut berputar, arbor mesin dapat ikut berputar kekanan dan kekiri sedangkan banyaknya putaran dapat diatur sesuai kebutuhan. JENIS-JENIS MESIN FRAIS 1.        Mesin Frais Horizontal Adalah mesin frais yang poros utamanya sebagai pemutar dan pemegang alat potong pada posisi mendatar.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. 2.      Mesin Frais Vertikal Adalah mesin frais dengan poros utama sebagai pemutar dengan pemegang alat potong dengan posisi tegak.Poros utama mesin frais tegak di pesang pada kepala tegak (vertical head spindle). Posisi kepala ini dapat dimiringkan kearah kiri atau kanan maksimal 600. Biasanya mesin ini dapat mengerjakan permukaan bersudut, datar, beralur, melobang dan dapat mengerjakan permukaan melingkar atau bulat. 3.       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). 4.      Mesin Frais CNC            Mesin Frais CNC adalah suatu mesin Frais yang dikontrol oleh komputer dengan menggunakan bahasa numerik (data perintah dengan kode angka, huruf dan simbol) sesuai standart ISO. Sistem kerja teknologi CNC ini akan lebih sinkron antara komputer dan mekanik, sehingga bila dibandingkan dengan mesin perkakas yang sejenis, maka mesin perkakas CNC lebih teliti, lebih tepat, lebih fleksibel dan cocok untuk produksi masal. Dengan dirancangnya mesin perkakas CNC dapat menunjang produksi yang membutuhkan tingkat kerumitan yang tinggi dan dapat mengurangi campur tangan operator selama mesin beroperasi. v Proses kerja mesin fris Prinsip kerja dari mesin Fris yaitu pahat potong/pemotong Fris melakukan gerak rotasi dan benda kerja dihantarkan pada pemotong Fris tersebut.

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:

a.      Pengefraisan Sisi

Sisi mata potong sejajar dengan permukaan bidang benda kerja. Teknik pengefraisan ini menggunakan mesin frais datar.

b.      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.

v Proses Penyayatan

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.

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.

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	Bahan Pisau Frais
	Baja Karbon	HSS	HSS Super	Stelit	Tantalum Karbit	Tngsten Karbid
Alumunium Kuningan Perunggu Besi Tuang Besi Tempa Baja Karbon Lunak Sedang Tinggi	83 – 66 13 – 26 10 – 20 10 – 14 12 – 16 10 – 15 10 – 14	166 – 332 24 – 58 21 – 44 10 – 16 16 – 26 10 – 16 24 – 34 20 – 30 16 – 26 10 – 16	20 – 34 14 – 24 10 – 16 26 – 42 24 – 34 20 – 30 14 – 24	267 – 498 50 – 64 34 – 54 16 – 24 30 – 44 20 – 30 14 – 20 38 – 50	50 – 84 44 – 64 34 – 50	332 – 664 116 – 200 64 – 142 42 – 64 84 – 108 50 – 64 94 – 164 84 – 124

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	Jenis Bahan Benda
	Alumunium	Kuningan	Perunggu	Baja Sedang	Baja Keras	Baja Campuran	Besi Tuang
Muka Spiral Sisi dan Muka Jari Bentuk Gergaji	0,55 0,43 0,33 0,28 0,15 0,15	0,55 0,43 0,33 0,28 0,15 0,13	0,45 0,35 0,28 0,23 0,13 0,10	0,23 0,18 0,15 0,13 0,07 0,07	0,20 0,15 0,13 0,10 0,07 0,05	0,18 0,13 0,10 0,10 0,05 0,05	0,33 0,25 0,20 0,15 0,10 0,07

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

v Bahan alat potong

            Bahan cutter sangat berpengaruh terhadap kemampuan cutter dalam menyayat benda kerja. Cutter mesin frais dibuat dari berbagai jenis bahan antara lain :
1)Unalloyed tool steel
        Adalah baja perkakas bukan paduan dengan kadar karbon 0,5 – 1,5% kekerasannya akan hilang jika suhu kerja mencapai 2500 C, oleh karena itu material ini tidak cocok untuk kecepatan potong tinggi.
2) Alloy tool steel
       Adalah baja perkakas paduan yang mengandung karbon kromium, vanadium dan
molybdenum. Baja ini terdiri dari baja paduan tinggi dan paduan rendah. HSS (High Speed Steel) adalah baja paduan tinggi yang tahan terhadap keausan sampai suhu 6000C.
3)Cemented Carbide
       Susunan bahan ini terdiri dari tungsten atau molybdenum, cobalt serta carbon. Cemented Carbide biasanya dibuat dalam bentuk tip yang pemasangannya dibaut pada holdernya (pemegang cutter). Pada suhu 9000C bahan ini masih mampu memotong dengan baik, cemented carbide sangat cocok untuk proses pengefraisan dengan kecepatan tinggi. Dengan demikian waktu pemotongan dapat dipersingkat dan putaran yang tinggi dapat menghasilkan kualitas permukaan yang halus.

v  Macam-macam Pisau  fris

1.       Pisau Frais Sisi

Digunakan untuk mengefrais permukaan datar benda kerja 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.

2.      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.

3.      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.

4.      Pisau Frais Gergaji

Disebut juga dengan pisau belah (slitting cutter). Digunakan untuk membelah atau memotong benda kerja dan membuat alur.

5.      Pisau Frais Pembentuk

Disebut juga dengan form milling cutter. Digunakan untuk  membentuk permukaan benda kerja.

6.     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.

7.      Pisau Frais Sudut

Digunakan untuk membuat permukaan bersudut. Pisau ini ada dua macam, yaitu pisau frais bersudut tunggal dan pisau frais bersudut ganda.

8.     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.

9.     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.

mesin bubut

Mesin Bubut

v Pengertian ;

Mesin Bubut adalah Suatu Mesin perkakas yang digunakan untuk memotong benda yang diputar. Bubut merupakan suatu proses pemakanan benda kerja yang sayatannya dilakukan dengan cara memutar benda kerja kemudian dikenakan pada pahat yang digerakkan secara translasi sejajar dengan sumbu putar dari benda kerja. Gerakan putar dari benda kerja disebut gerak potong relatif dan gerakkan translasi dari pahat disebut gerak umpan (feeding).

Dengan mengatur perbandingan kecepatan rotasi benda kerja dan kecepatan translasi pahat maka akan diperoleh berbagai macam ulir dengan ukuran kisar yang berbeda. Hal ini dapat dilakukan dengna jalan menukar roda gigi translasi (change gears) yang menghubungkan poros spindel dengan poros ulir (lead screw).Roda gigi penukar disediakan secara khusus untuk memenuhi keperluan pembuatan ulir. Jumlah gigi pada masing-masing roda gigi penukar bervariasi besarnya mulai dari jumlah 15 sampai dengan jumlah gigi maksimum 127. roda gigi penukar dengan jumlah 127 mempunyai ke khususan karena digunakan untuk monversi dari ulir metrik ke ulir inchi.

v Jenis - jenis mesin bubut

1. Mesin Bubut Ringan

Mesin bubut ringan adalah mesin bubut dengan daya dan ukuran  serta bobot yang ringan. Mesin ini biasanya diletakkan diatas meja atau bangku, sehingga disebut mesin bubut lantai.

2. Mesin Bubut Sedang

Mesin bubut sedang adalah mesin bubut yang mempunyai daya dan kapasitas serta ukuran sedang. Mesin ini digunakan untuk memperbaiki peralatan-peralatan teknik yang mempunyai ukuran yang sedang. Mesin bubut sedang terdiri atas mesin bubut Bantu dan mesin bubut lantai. Pada mesin bubut sedang

dimungkinkan untuk membubut produk yang mempunyai benda kerja dengan bentuk yang lebih bervariasi.

3. Mesin Bubut Standar

Konstruksi mesin bubut standar mempunyai ukuran lebih besar dan peralatan yang lebih lengkap. Mesin ini digunakan untuk membuat produk atau memperbaiki peralatan-peralatan teknik dengan tingkat kekasaran yang standar. Ditinjau dari transmisi dan daya penggerak sumbu utamanya, terdiri atas     

1. mesin bubut standar dengan transmisi roda sabuk: mesin bubut yang hubungan antara putaran dari motor penggerak ke sumbu utamanya menggunakan sabuk(belt).
2. Mesin bubut standar dengan transmisi roda rantai: mesin bubut standar yang hubungan puatran motor penggerak ke poros utamanya menggunakan transmisi rantai dan roda rantai
3. Mesin bubut standar dengan transmisi roda gigi: mesin bubut standar yang hubungan putaran dari motor penggerak kesumbu utamanya diatur dengan roda gigi yang terpasang pada roda gigi transmisi.

4. Mesin Bubut Khusus

Mesin bubut khusus adalah mesin bubut yang digunakan untuk membuat atau memperbaiki alat-alat teknik yang tidak dapat dikerjakan pada mesin bubut standar. Mesin bubut khusus terdiri atas:

1. Mesin Bubut Beralas Panjang

Mesin bubut beralas panjang biasa digunakan untuk mengerjakan poros-poros atau benda kerja yang berukuran panjang. Misalnya: poros-poros kapal laut, poros-poros untuk peralatan alat-alatpada pekerjaan tambang, dan semacamnya.

b.      Mesin Bubut Carrousel

Mesin bubut carrousel adalah mesin bubut yang sumbu utamanya vertikal dan cekam berbentuk meja putar.

Benda kerja diletakkan diatas meja putar dan pahat dapat digerakan kearah vertikal maupun kearah melintang.

            Mesin bubut carrousel dgunakan untuk membubut benda-benda kerja yang mempunyai diameter besar dengan ukuran antara 1 m s.d 2 m

Sedangkan untuk mesin bubut carrousel yang berukuran kecil dpat membubut benda kerja yang mempunyai ukuran antara 300 mm sampai dengan 400mm. Mesin bubut carrousel mempunyai keungulan dibandingkan dengan mesin bubut horizontal biasa. Beberapa kelebihan mesin bubut carrousel dibandingkan degan mesin bubut horizontal biasa, antara lain:

·                     Mesin bubut carrousel tidak memerlukan tempat yang luas dibandingkan dengan mesin bubut biasa karena arahnya vertical (keatas).

·                     Mesin bubut carrousel dapat menahan beban lebih besar.

·                     Pengencangan pada mesin bubut carrousel jauh lebih ringan dibandingkan dengan mesin bubut horizontal. Hal ini dikarenakan benda kerja ditempatkan diatas meja putar.

·                     Benda kerja pada mesin bubut carrousel dilayani dengan menggunakan cran. Benda-benda kerja yang dapat dikerjakan pada mesin carrousel antara lain: rumah-rumah blower,rumah turbin dan semacamnya.

a.      Mesin Bubut Revolver

Mesin bubut revorver disebut juga mesin bubut turret. Pada mesin bubut revolver terdapat pemegang pahat yang banyak, dengan kedudukan dan macam pahat yang berbeda dan dapat diatur sesuai dengan kebutuhan

b.      Mesin poros engkol

Mesin bubut poros engkol adalah mesin bubut yang digunakan untuk memperbaiki atau membuat benda kerja yang eksentrik, misalnya: poros eksentrik atau poros engkol.

c.       Mesin bubut copy

Mesin bubut copy adalah mesin bubut yang membentuk benda kerja dengan menggunakan contoh (maket). Pengoperasiannya dilakukan dengan cara mengcopy dari maket yang telah dibuat sebelumnya

v Proses Kerja Mesin Bubut

Poros spindel akan memutar benda kerja melalui piringan pembawa sehingga memutar roda gigi pada poros spindel. Melalui roda gigi penghubung, putaran akan disampaikan ke roda gigi poros ulir. Oleh klem berulir, putaran poros ulir tersebut diubah menjadi gerak translasi pada eretan yang membawa pahat. Akibatnya pada benda kerja akan terjadi sayatan yang berbentuk ulir.                                                                                     

Dalam pengerjaan mesin bubut dikenal beberapa prinsip gerakan yaitu :

1.        Gerakan berputar benda kerja pada sumbunya disebut “cutting motion, main motion”,artinya putaran utama. Dan cutting speed atau kecepatan potong merupakan gerakan untuk mengurangi benda kerja dengan pahat.

2.      Pahat yang bergerak maju secara teratur, akan menghasilkan “chip” (geram, serpih, tatal).Gerakan tadi disebut “feed motion”.

3.       Bila pahat dipasang dengan dalam pemotongan (“depth of cutting”), pahat dimajukan ke arah melintang sampai kedalaman pemotongan yang dikehendaki. Gerakan ini disebut “adjusting motion”.

v Proses Penyayatan

Proses penyayatan adalah suatu proses pegurangan benda kerja dengan ketebalan ukuran tertentu dan dengan langkah tertentu yang sudah ditentukan. Proses penyayatan ditentukan juga oleh diameter,keras lunaknya benda kerja dan bahan yang disayat serta alat potong yang digunakan. Hal itu harus ditentukan untuk mendapatkan kecepatan sayat yang sesuai, sehingga benda kerja yang di kerjakan hasilnya akan baik dan sesuai dengan permintaan.

v Bahan alat potong

Bahan pahat bubut harus mempunyai sifat-sifat,yaitu:

·         Tahan panas agar ketajaman sisi potong tidak mudah aus pada suhu tinggi akibat gesekan

·         Ulet sisi potong tidak mudah patah

·         Keras agar dapat menyayat benda kerja

·         Ekonomis sehingga dalam perawatan mudah dan pangadaannya murah.

            Bahan yang memenuhi persyaratan untuk membuat pahat bubut, yaitu:

Ø  Baja karbon tinggi: baja yang mempunyai kandungan karbon 0,5 % sampai 1.5 %. Pahat ini digunakan untuk membubut bahan benda kerja yang lunak.

Ø  Baja kecepatan tinggi: baja yang mengandung karbon,kromium,vanadium dan molydenum

Ø  Paduan cor bukan besi: bahan yang mengandung wolfram 12-15 %, cobalt 40-50 %, chrome 15- 35 % ditambah karbon 1-4 %.

Ø  Carbide: pahat bubut carbide mengandung wolfram-carbide dan cobalt dengan persentase berkisar 94 % wolfram-carbide dn 6 % cobalt. Pahat ini cocok untuk membubut besi cor.

Ø  Intan: Biasa digunakan untuk finishing pada mesin-mesin khusus. Tahan sampai suhu 900^oC.

Ø  Ceramic: bahan ini dicampur dengan srbuk aluminium-oksida , titanium, magnesium, dan chrome dengan pengikat keramik. Bahan ini mempunyai kekuatan tekanan tinggi tetapi agak rapuh.

v Macam- macam alat potong

(1) Pahat roughing (roughing tool).                                                                                                    Selama pengerjaan kasar, pahat harus memotong benda dalam waktu sesingkat mungkin. Oleh sebab itu pahat ini harus dibuat kuat. Bentuknya dapat lurus atau bengkok.

(2) Pahat finishing (finishing tool).                                                                                          Permukaan yang halus dari benda kerja akan diperoleh jika menggunakan pahat finishing. Untuk keperluan ini dipergunakan pahat finishing titik dengan sisi potong bulat dan pahat finishing datar dengan sisi potong rata. Setelah digerinda, sisi potong pahat finishing harus digosok dengan oil stone secara hati-hati, kalau tidak permukaan benda kerja tidak akan halus.

Selain itu dikenal juga beberapa pahat yang lain, antara lain ;

a.      Pahat ISO 1(Staight Shank Tool)

Biasa digunakan pada proses roughing memanjang

b.      Pahat ISO 2(Bent shank tool

)Untuk proses roughing memanjang dan juga bias untuk membuka muka(fancing) dan membuat Chamfer

c.       Pahat ISO 3(Offset corner cutting tool)

Untuk proses finishing memanjang dan facing dari arah dalam menuju luar.

d.      Pahat ISO 4/Board edge tool­

Untuk memebuat undercut yang lebar dan juga untuk finshing memanjang dengan kedalaman pemakanan yang kecil

e.       Pahat ISO 5(Offset face turning tool)

Untuk proses facing dari arah luar menuju kedalam

f.       Pahat ISO 6 Offset side cutting turning tool

Untuk proses finishing memanjang dan proses facing tetapi pahat harus miring sedikit untuk facing kearah luar

g.      Pahat ISO 7(parting tool)

Untuk membuat undercut,memotong ataupun untuk finshing memanjang

h.      Pahat ISO 8(Boring tool)

Untuk boring dengan lubang tembus

i.        Pahat ISO 9(Corner boring tool)Digunakan untuk proses boring, dengan lubang tidak tembus.