TEKNIK MESIN S1STTNAS BABARSARI

Mesin frais

Pengertian Mesin Frais

Mesin frais adalah mesin tools yang digunakan secara akurat untuk menghasilkan satu atau lebih pengerjaan permukaan benda dengan menggunakan satu atau lebih alat potong. Benda kerja dipegang dengan aman pada meja benda kerja dari mesin atau dalam sebuah alat pemegang khusus yang dijepit atau dipasang pada meja mesin. Selanjutnya benda kerja dikontakkan dengan pemotong yang bergerak maju mundur. Mesin frais merupakan mesin potong yang dapat digunakan untuk berbagai macam operasi seperti pengoperasian benda datar dan permukaan yang memiliki bentuk yang tidak beraturan, roda gigi dan kepala baut, boring, reaming. Kemampuan untuk melakukan berbagai macam pekerjaan membuat mesin frais merupakan salah satu mesin yang sangat penting dalam bengkel kerja. (Stefford, 1986)

Memfrais adalah mengerjakan logam dengan mesin yang mempergunakan pemotong berputar yang mempunyai sejumlah mata pemotong. Alat ini kenal sebagai pisau frais. Mesin Frais ditemukan oleh Eli Whitney sekitar tahun 1818. Frais ini melakukan produksi suku cadang duplikat yang pertama dengan pengendalikan secara mekanis arah dan gerakan potong dari perkakas mata potong jamak yang berputar. Mesin frais melepaskan logam ketika benda kerja dihantarkan terhadap suatu pemotong berputar, kecuali untuk putaran, pemotng berbentuk bulat tidak mempunyai gerakan lain. Pemotong frais memiliki satu deretan mata potong pada kelilingnya yang masing-masing berlaku sebagai pemotong tersendiri pada daur putaran. Benda kerja dipegang pada meja yang mengendalikan hantarannya terhadap pemotong. Dalam mesin pada umumnya terdapat tiga kemungkinan gerakan meja longitudinal, menyilang dan vertikal, tetapi pada beberapa meja juga dimiliki gerakan putar.

Mesin frais adalah yang paling mampu melakukan banyak tugas dari segala mesin perkakas. Permukaan yang datar maupun berlekuk dapat dimesin dengan penyelesaian dan ketelitian istimewa. Pemotong sudut, celah, roda gigi dan ceruk dapat dilakukan dengan menggunakan berbagai pemotong. Pahat frais, pelumaslubang dan bor dapat dipegang dalam soket arbor dengan melepaskan pemotong dan orbor. Karena semua gerakan meja mempunyai penyetelan mikrometer, maka lubang dan pemotongan

TEKNIK MESIN S1STTNAS BABARSARI

yang lain dapat diberi jarak secara tepat. Operasi pada umumnya yang dilakukan oleh sekrap, kempa gurdi, mesin pemotong roda gigi dan mesin pelumas lubang dapat dilakuan pada mesin frais. Mesin ini membuat penyelesaian dan lubang yang lebih baik sampai batas ketelitian dengan jauh lebih mudah dari pada sekrap. Pemotongan berat dapat diambil tanpa banyak merugikan pada penyelesaian atau ketepatannya. Pemotonganya efesien pada gerakannya dan dapat dipakai untuk waktu yang lama sampai perlu diasah kembali. Dalam kasus pada umumnya, benda kerja diselesaikan dalam satu lantaran dari meja. Keuntungan ini ditambah dengan ketersediaan dari pemotogan yang sangat beraneka ragam membuat mesin frais sangat penting dalam bengkel dan ruang perkakas. (B.H. Amstead, 1981)

Klasifikasi Proses Frais

A..Frais Periperal (Slab Milling)

Proses frais ini disebut juga slab milling, permukaan yang difrais dihasilkan oleh gigi pisau yang terletak pada permukaan luar badan alat potongnya. Sumbu dari putaran pisau biasanya pada bidang yang sejajar dengan permukaan benda kerja yang disayat.

B.Frais Muka (Face Milling)Pada frais muka, pisau dipasang pada spindel yang memiliki sumbu putar tegak lurus terhadap permukaan benda kerja. Permukaan hasil proses frais dihasilkan dari hasil penyayatan oleh ujung dan selubung pisau.

C. Frais Jari (End Milling)Pisau pada proses frais jari biasanya berputar pada sumbu yang tegak lurus permukaan benda kerja. Pisau dapat digerakkan menyudut untuk menghasilkan permukaan menyudut. Gigi

5 Jenis Mesin Frais

1.Mesin Frais TanganJenis ini yang paling sederhana dari mesin frais, yang dioperasikan dengan tangan. Memiliki konstruksi tiang dan lutut atau meja yang dipasangkan pada landasan tetap. Mesin yang dioperasikan tangan terutama digunakan dalam pengerjaan produksi untuk operasi frais ringan dan sederhana, misalnya memotong alur, alur pasak pendek dan membuat celah. Mesin ini memiliki arbor horisontal untuk memegang pemotongnya dan sebuah meja kerja yang biasanya

TEKNIK MESIN S1STTNAS BABARSARI

dilengkapi dengan tiga gerakan. Benda kerja dihantarkan pada pemotong berputar oleh gerakan tangan dari tuas atau oleh hantaran ulir tangan.

2.Mesin Frais DatarMesin frais mirip dengan mesin tangan, kecuali bahwa kontruksinya lebih kuat dan dilengkapi dengan mekanisme hantaran daya untuk mengembalikan gerakan meja. Mesin frais datar dari jenis tiang dan lutut mempunya tiga gerakan, longitudinal, melintang dan vertikal. Mesin yang jenis landasan tetap hanya mempunyai landasan gerakan meja longitudinal, tetapi mempunyai perlengkapan untuk penyetelan melintang dan vertikal ada spidalyang memegang arbor pemotong frais.

3.Mesin Frais Universal atau HorizontalMesin horisontal adalah terutama sebuah mesin ruang perkakas yang dikontruksi untuk pekerjaaan sangat teliti. Penampilannya mirip dengan mesin frais jenis datar. Perbedaannya adalah bahwa meja kerjanya dilengkapi dengan gerakan keempat yang memungkinkan meja berputar secara horisontal yang dilengkapi dengan sebuah indeks atau kepala pembagi yang terletak diujung meja. Sifat berputar pada mesin horizontal memungkinkan memotong spiral, misalnya seperti yang terdapat pada penggurdi, pemotog frais, nok dan beberapa roda gigi. 

3.Mesin Frais VertikalGerakan mejanya sama denga mesin datar. Biasanya tidak ada gerakan yang diberikan kepada pemotong kecuali gerakan berputar biasanya. Tetapi, kepala spindelnya dapat berputar yang memungkinkan peyetelan spindel dalam bidang vertikal pada setiap sudut dari vertikal samapi horisontal. Mesin ini mempunyai perjalanan spindel axial yang pendek untuk memudahkan pengfraisan bertingkat. Beberapa mesin frais vertikal dilengkapi dengan alat putar tambahan atau meja kerja putar untuk memungkinkan memfrais alur melingkar atau memfrais kontinyu suku cadang produksi yang kecil. Pemotongnya adalah semua jenis frais ujung. 

4.Mesin Frais Jenis PenyerutMesin frais ini mendapatkan nama karena kemiripannya dengan penyerut. Benda kerja dibawah pada meja panjang yang hanya mempunyai gerakan longitudial, dan dihantarkan terhap pemotong putar pada kecepatan yang sesuai. Gerakan hantaran meja variabel dan pemotong

TEKNIK MESIN S1STTNAS BABARSARI

putar adalah ciri utama yang membedakan ciri ini dari penyerut. Gerakan lintang vertikal terdapat pada spindel pemotong. Mesin ini dirancang untuk memfrais benda besar yang memerlukan pelepasan stok berat dan untuk duplikasi teliti dari bentuk keliling dan profil.

5.Mesin Frais Dari Jenis Bangku TetapIni adalah mesin produksi dari kontruksi yang kasar bangkunya adalah benda cor yang kaku dan berat serta penyangga sebuah meja yang hanya memiliki gerakan longitudinal. Penyetelan vertikal diberikan dalam kepala spindel dan suatu penyetelan lintang dibor dalam pena atau rambu spindel. Mesin ini mampu mengambil pemotongan frais berat pada tugas produksi jangka panjang dan sering kali dilengkapi

Bagian-Bagian Mesin Frais

Perlengkapan Mesin Frais

RagumBenda kerja yang akan dikerjakan dengan mesin frais harus dijepit dengan kuat agar

posisinya tidak berubah waktu difrais. Berdasarkan gerakannya ragum dibagi menjadi 3 jenis, antara lain: ragum biasa, ragum berputar, dan ragum universal.

Ragum BiasaRagum biasa digunakan untuk menjepit benda kerja yang bentuknya sederhana dan

biasanya hanya digunakan untuk mengefrais bidang datar saja. Bagian bawah ragum dapat disetel posisinya sesuiai dengan posisi benda kerja yang akan difrais. Bila sudah sesuai baru kemudian diikat kuat dengan mur baut ke meja mesin freis. Adanya ikatan ini diharapkan benda kerja tidak akan mengalamai perubahan posisi saat dikerjakan dengan mesin frais. Ragum Berputar

TEKNIK MESIN S1STTNAS BABARSARI

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 hingga sudut 360°. Ragum ini juga diletakkan di atas meja mesin frais secara horizontal yang diikat dengan mur baut dengan kuat. Bagian tengahnya terdapat skala nonius yang dapat digunakan untuk menentukan sudut putaran yang dikehendaki.

Ragum UniversalRagum ini mempunyai dua sumbu perputaran, sehingga dapat diatur letaknya baik secara

horizontal maupun vertikal. Ragum universal dapat mengatur sudut benda kerja yang akan dikerjakan dalam berbagai posisi. Sehingga pegerjaan benda kerja dapat dari arah vertical maupun horizontal. 

Deviding Head (Kepala Pembagi)

Kepala pembagi adalah peralatan mesin frais yang digunakan untuk membentuk segi 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.

Alat ini sangat penting, khususnya diwaktu membuat suatu segi yang sama sisi pada suatu batang atau benda yang berbentuk bulat.atau yang lainnya (tidak harus bulat), misalnya segi 4, 6, 8, 10, 12 dan seterusnya. Diadalam alat ini terdapat hubungan antara roda gigi cacing dengan poros ulir cacing. Jumlah gigi pada roda gigi cacing biasanya 40 buah. Jadi perbandingan putaran antara poros dengan roda cacing adalah 40 : 1, maksudnya apabila  poros diputar 40 kali putaran, maka roda gigi cacing akan berputar 1 kali. Dengan demikian bila poros ulir cacing diputar 1

TEKNIK MESIN S1STTNAS BABARSARI

kali, maka benda kerja akan berputar 1/40 putaran. Pada poros berulir ini dipasang piring pembagi (plat index) yang mempunyai lubang-lubang kecil dengan jumlah banyak. Tetapi kedudukan lubang-lubang ini beraturan menurut garis lingkaran, dan pada tiap-tiap garis lingkaran lubang ditandai dengan tulisan angka-angka, misalnya 12, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 dan seterusnya; di mana angka-angka tersebut menunjukkan jumlah lubang-lubang pada garis lingkaran tersebut.

Selain itu, pada ujung poros dipasang suatu batang pemutar (engkol) dan sepasang kaki jangka. Pada ujung batang pemutar dipasang pin yang berpegas, di mana ujung pin tersebut akan masuk pada lubang yang terdapat pada piring pembagi jika kedudukannya tepat. Batang pemutar dapat diatur kedudukannya sehingga ujung pin akan masuk pada lubang yang terdapat pada garis lingkaran yang dikehendaki, sedangkan kaki jangka gunanya untuk menentukan jumlah lubang yangharus ditambahkan dan kedudukan pin. Contoh 1: Jika kita akan membuat/mengefreis suatu benda bulat menjadi 8 bagian yang sama panjang sisinya, maka batang pemutar harus diputar 40 : 8 = 5 untuk setiap pergantian pengefresian. Karena hasilnya genap, maka ujung pin dapat ditempatkan di mana saja asalkan setelah diputar 5 kali, pin harus ditempatkan kembali pada tempat semula. Contoh II:

Jika batang tersebut akan difreis menjadi 15 bagian yang sama, maka caranya adalah:  Batang tersebut harus diputar 40 : 15 = 2 2/3, artinya pergantian pengefreisan adalah 2 putaran

ditambah 2/3 putaran.  Carilah piring pembagi yang mepunyai lubang kelipatan dari 3, misalnya 21. Kemudian ujung pin

pada batang pemutar masuk ke lubang yang terdapat garis lingkaran yang berangka 21 (mempunyai lubang 21 buah).

  2/3 putaran = 2/3 x 21 = 14 bagian, 14 lubang.  Dengan demikian batang pemutar untuk satu pengefreisan haruas diputar sebanyak 2 putaran

ditambah 14 lubang.  Jadi 40/15 = 2 2/3 = 2 14/21 Þ artinya 2 putaran engkol + 14 lubang pada pelat pembagi yang

mempunyai jumlah lubang 21Agar penambahan 14 lubang (kelebihan putaran) tidak selalu dihitung atau tidak terjadi

kekeliruan setiap pergantian bagian yang difreis, maka jangka diatur sehingga jarak kedua kaki menjadi 14 lubang. Sehingga setiap pergantian bagian yang difreis, kaki jangka ini diputar sehingga kedudukan pin selalu tetap pada jarak putaran yang telah ditentukan.

Kepala Lepas (Tail Stock)

 Kepala lepas digunakan untuk menyangga benda kerja yang dikerjakan dengan dividing head. Sehingga waktu disayat benda kerja tidak terangkat atau tertekan ke bawah.

Arbor

TEKNIK MESIN S1STTNAS BABARSARI

Pisau pada mesin frais horizontal dipasang pada arbor yang posisinya diatur dengan pemasangan ring arbornya. Arbor jenis ini biasanya digunakan untuk mesin frais horisontal saja. Alat ini ini bentuknya bulat panjang dan sepanjang badannya beralur untuk pasak. Bagian ujung berbentuk tirus dan ujung lainnya berulir. Poros freis dilengkapi dengan cincin-cincin (collar) dan terpasang pada badang poros. Cincin ini berfungsi sebagai pengunci/pengikat pisau freis yang terpasang diantara cincin-cincin tersebut. U mumnya pisau freis yang terpasang berbentuk panjang dan ditengahnya berlubang dan beralur untuk pasak, misalnya Plain Mill Cutter , pisau freis roda gigi, atau yang lainnya.

Stub Adaptor

Bagian ini adalah tempat dudukan (pengikatan) cutter sebelum dipasang pada sarung tirus pada sumbu utama. Dipasang pada mesin freis tegak, Alat ini digunakan untuk memegang pisau freis yang pendek dan berlubang serta beralur misalnya Face Mill Cutter .

Kolet

Kolet adalah alat penjepit pisau freis yang bertangkai tirus/lurus. Bentuk alat ini bermacam-macam, tetapi prinsip kerjanya sama yaitu untuk memegang pisau freis yang berbentuk jari (End Mill Cutter).

TEKNIK MESIN S1STTNAS BABARSARI

Macam-Macam Pisau FraisAlat potong yang digunakan pada waktu mengefreis ialah pisau freis. Umumnya bentuk

pisau freis bulat panjang dan disekililingnya bergerigi yang beralur. Pada lubangnya tedapat alur untuk kedudukan pasak agar pisau freis tidak ikut berputar. Bahan pisau freis umumnya terbuat dari HSS, atau Karbida.

Cutter MantelCutter jenis ini dipakai untuk mesin frais horizontal.

                     Cutter Alur Cutter

Digunakan untuk membuat alur-alur pada batang atau permukaan benda lainnya.

Cutter ModulCutter ini dalam satu set terdapat 8 buah. Cutter ini dipakai untuk membuat roda-roda gigi.

TEKNIK MESIN S1STTNAS BABARSARI

Cutter Radius CekungCutter ini dipakai untuk membuat benda kerja yang bentuknya memiliki radius dalam

(cekung)

            Cutter Radius CembungCutter ini dipakai untuk membuat benda kerja yang bentuknya memiliki radius luar

(cembung)

            Cutter Alur T

Alat ini hanya digunakan untuk untuk membuat alur berbentuk “T” seperti halnya pada meja mesin frais.

Cutter Ekor BurungCutter ini dipakai untuk membuat alur ekor burung. Cutter ini sudut kemiringannya terletak

pada sudut-sudut istimewa yaitu : 30º, 45º, 60º

TEKNIK MESIN S1STTNAS BABARSARI

Cutter Endmill

Ukuran cutter ini sangat bervariasi mulai ukuran kecil sampai ukuran besar. Cutter ini biasanya dipakai untuk membuat alur pasak dan ini hanya dapat dipasang pada mesin frais vertical.

Kecepatan Potong (Cutting Speed)Yang dimaksud dengan kecepatan potong (CS) adalah kemampuan alat potong menyayat

bahan dengan aman menghasilkan tatal dalam satuan panjang /waktu (m/menit atau feet/menit). Pada gerak putar seperti mesin frais, kecepatan potong (CS) adalah keliling kali putaran atau π . d . n; di mana π adalah nilai konstansta 22/7= 3.14; d adalah diameter pisau dalam satuan milimeter dan n adalah kecepatan putaran pisau dalam satuan putaran/menit (rpm). Karena nilai kecepatan potong untuk setiap jenis bahan sudah ditetapkan secara baku (Tabel 6), maka komponen yang bisa diatur dalam proses penyayatan adalah putaran mesin/pisau. Dengan demikian rumus untuk menghitung putaran menjadi:

Karena satuan Cs dalam meter/menit sedangkan satuan diameter pisau/benda kerja dalam millimeter, maka rumus menjadi :

Dalam menentukan besarnya kecepatan potong dan putaran mesin,

TEKNIK MESIN S1STTNAS BABARSARI

selain dapat dihitung dengan rumus diatas juga dapat dicari pada tabel kecepatan potong pembubutan (lihat tabel) yang hasil pembacaannya mendekati dengan angka hasil perhitungan.

Tabel Kecepatan Potong Untuk Beberapa Jenis Bahan