Mesin Frais (Milling Machine)

TINJAUAN PUSTAKA

G. Mesin Frais (Milling Machine)

Proses pemesinan frais adalah proses penyayatan benda kerja dengan alat potong dengan mata potong jamak yang berputar. Proses penyayatan dengan gigi potong yang banyak yang mengitari pahat ini bisa menghasilkan proses pemesinan lebih cepat. Dalam pemotongan pisau frais dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain : penampang geram dan gaya potong spesifik (Rochim, 1993). Permukaan yang disayat bisa berbentuk datar, menyudut, atau melengkung. Permukaan benda kerja bisa juga berbentuk kombinasi dari

beberapa bentuk. Mesin yang digunakan untuk memegang benda kerja, memutar pahat dan penyayatannya disebut frais (R.Thomas Wringt, 1990). 1. Macam–macam mesin frais (Milling Machine)

a. Mesin Frais Horizontal

Mesin ini dibentuk sedemikian rupa sehingga meja kerja dapat digerakkan longitudinal maju mundur, secara manual maupun otomatis. Kedudukan sumbunya (spindel) kearah datar (horizontal). Mesin frais horizontal, alasnya (base) dari besi tuang kelabu yang mendukung seluruh komponen dan dibaut fondasi serta berfungsi untuk menampung cairan pendingin yang mengalir kebawah, dimana di dalam kolom (Coloumn) terdapat mesin pompa yang memompa cairan tersebut untuk kemudian disirkulasi lagi ke atas meja (table). Pada bagian kolom yang mendukung seluruh rangka terdapat kotak roda gigi kecepatan, motor dengan sabuk transmisi. Kolom ini adalah merupakan komponen utama mesin frais yang berbentuk box dimana lengan mesin (overarm) dan spindel tempat memasang poros arbor.

Gambar 2.3 Mesin Frais Horizontal

Sumber : Afdlolludin. 2014. Mesin bubut, Mesin Sekrap, Mesin Frais. Blogspot.co.id (diakses 01 Agustus 2014)

b. Mesin Frais Vertikal

Sesuai dengan namanya yang dimaksud vertikal sebenernya adalah poros spindelnya yang dikonstruksikan dalam posisi tegak. Semua bagian yang terdapat pada mesin frais tegak sama seperti pada mesin frais horizontal hanya saja posisi spindelnya tegak. Kepala mesin yang tegak dapat diputar ke kiri dan ke kanan serta dapat digerakkan naik, sehingga mesin dapat digunakan untuk membuat benda kerja yang tidak dapat dilakukan dengan mesin frais datar. Mesin frais jenis vertikal sangat sesuai untuk membuat bentuk alur ekor burung (dovetail), alur tanpa ujung (blind slot), dan alur T.

Gambar 2.4 Mesin Frais Vertikal

Sumber : Afdlolludin. 2014. Mesin bubut, Mesin Sekrap, Mesin Frais. Blogspot.co.id (diakses 01 Agustus 2014)

c. Mesin Frais Universal

Konstruksi mesin frais universal tidak berbeda dengan mesin frais datar, perbedaannya hanya terletak pada mejanya. Mesin frais dapat digeser (diputar) sehingga membentuk sudut (swivel), disamping dapat bergeraj mendatar dan tegak. Oleh karena itu mesin frais universal sering digunakan untuk membuat benda kerja roda gigi spiral (heliks). Sumbu utama (spindel) gabungan bidang vertikal dan horizontal. Jadi mesin frais universal adalah salah satu jenis mesin frais yang dapat digunakan pada posisi tegak (vertikal) dan mendatar (horizontal) dan memiliki meja yang dapat digeser/diputar pada kapasitas tertentu.

Gambar 2.5 Mesin Frais Universal

Sumber : Afdlolludin. 2014. Mesin bubut, Mesin Sekrap, Mesin Frais. Blogspot.co.id (diakses 01 Agustus 2014)

2. Prinsip Kerja Mesin Frais (milling machine)

Tenaga untuk pemotongan berasal dari energi listrik yang diubah menjadi gerak utama oleh sebuah motor listrik, selanjutnya gerakan utama tersebut akan diteruskan melalui suatu transmisi untuk menghasilkan gerakan putar pada spindel mesin frais. Spindel mesin frais adalah bagian dari sistem utama mesin frais yang bertugas untuk memegang dan memutar cutter

hingga menghasilkan putaran atau gerakan pemotongan. Gerakan pemotongan pada cutter jika dikenakan pada benda kerja yang telah dicekam maka akan terjadi gesekan/tabrakan sehingga akan menghasilkan pemotongan pada bagian benda kerja, hal ini dapat terjadi karena material

penyusuncuttermempunyai kekerasan di atas kekerasan benda kerja. Pada mesin frais terdapat dua jenis pemakanan yaitu :

a. Up Milling

Arah gerak potong yang dilakukan pahat berlawanan arah dengan arah gerak makan yang dilakukan oleh benda kerja. Tiap gigi dari pahat frais memotong dengan arah keluar mulai dari permukaan yang dikehendaki sampai permukaan benda kerja. Pada pengefraisan ini pemotongan diawali dengan geram yang tipis. Metoda ini dipakai pada semua mesin frais.

Gambar 2.6 ProsesUp Milling

Sumber :http://ikawibowo11tp3.blogspot.co.id/(diakses 01 Agustus 2014).

b. Down Milling

Arah gerak potong yang dilakukan pahat searah dengan gerak makan yang dilakukan benda kerja. Tiap pahat frais memotong dengan arah kedalam mulai dari permukaan benda kerja hingga permukaan yang dinginkan. Gerak potong cenderung untuk menarik benda kerja ke dalam pahat frais. Karena hal tersebut, maka hanya mesin yang mempunyai alat pengatur keregangan yang dapat memakai metoda pemotongan ini.

Gambar 2.7 ProsesDown Milling

Sumber :http://ikawibowo11tp3.blogspot.co.id/(diakses 01 Agustus 2014).

3. Bagian-bagian Mesin Frais

Mesin frais memiliki beberapa bagian, diantaranya sebagai berikut: a. Spindel utama

Merupakan bagian yang terpenting dari mesinmilling (Frais). Tempat untuk mencekam alat potong.

b. Meja /table

Merupakan bagian mesin milling, tempat untukclamping device atau benda kerja.

c. Motordrive

Merupakan bagian mesin yang berfungsi menggerakkan bagian-bagian mesin yang lain seperti spindel utama, meja (feeding) dan pendingin (cooling).

d. Transmisi

Merupakan bagian mesin yang menghubungkan motor penggerak dengan yang digerakkan.

e. Knee

Merupakan bagian mesin untuk menopang/menahan meja mesin. Pada bagian ini terdapat transmisi gerakan pemakanan (feeding).

f. Column/tiang

Merupakan bagian dari mesin. Tempat menempelnya bagian-bagian mesin yang lain.

g. Base/dasar

Merupakan bagian bawah dari mesin milling (Frais). Bagian yang menopang badan/tiang. Tempat cairan pendingin.

h. Control

Merupakan pengatur dari bagian-bagian mesin yang bergerak.

4. Kecepatan Potong dan Pemakanan

Keberhasilan pemotongan dengan mesin frais dipengaruhi oleh kemampuan pemotongan alat potong dan mesin. Kemampuan 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, maka kecil harga kecepatan potongnya dan juga sebaliknya. Kecepatan potong dalam pengfraisan 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 pisau frais menjadi p x d x n. Jarak yang ditempuh mata pisau dalam satu menit disebut juga dengan kecepatan potong (V) (Chang–Xue, 2002).

Elemen dasar dari proses frais dapat diketahui atau dihitung dengan menggunakan rumus yang dapat diturunkan dari kondisi pemotongan ditentukan sebagai berikut :

Benda kerja : w = lebar pemotongan lw = panjang pemotongan a = kedalaman potong Pahat frais : d = diameter luar

z = jumlag gigi (mata potong)

kr = sudut potong utama 90ountuk pahat frais selubung. Mesin Frais : n = putaran poros utama

Vr = kecepatan makan

Elemen dasar pada mesin frais dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

a. Kecepatan potong

Vc = ^{. .} ; m/min . . . (1)

b. Gerak makan pergigi

c. Waktu pemotongsan

tc = lt / Vf ; min . . . (3) dimana :

lt = lv + lw + ln ; mm,

lv = ( ) ; untuk mengfrais datar lv ≥ 0 ; untuk mengfrais tegak ln ≥ 0 ; untuk mengfrais datar ln = d / 2 ; untuk mengfrais tegak

d. Kecepatan menghasilkan geram

Z = ^{. .} ; cm³/ min . . . (4)

Tabel 2.5 Tabel Kecepatan Potong Untuk Beberapa Jenis Bahan

Bahan CutterHSS Cutter Karbida

Halus Kasar Halus Kasar

Baja Perkakas 75-100 25-45 185-230 110-140 Baja Karbon Rendah 70-90 25-40 170-215 90-120 Baja Karbon Menengah 60-85 20-40 140-185 75-110 Besi Cor Kelabu 40-45 25-30 110-140 60-75 Kuningan 85-110 45-75 185-215 120-150 Alumunium 70-110 30-40 140-215 60-90

5. Macam-macam pisau frais

Hasil-hasil bentuk dari pekerjaan mesin frais tergantung daro bentuk pisau frais yang digunakan, karena bentuk utama frais tidak berubah walaupun sudah diasah, jadi tidak seperti pahat bubut yang disesuaikan menurut kebutuhan dan disamping bentuk-bentuk yang sudah tetap frais itu sekelilingnyamempunyai gigi yang berperan sebagai mata pemotongnya. Pada lubangnya terdapat alur untuk kedudukan pasak agar pisau frais tidak ikut berputar. Bahan pisau frais umumnya terbuat dari HSS, atau Karbida.

a. CutterMantel

Cutterjenis ini dipakai untuk mesin frais horizontal.

Gambar 2.8CutterMantel