LABORATORIUM SISTEM MANUFAKTUR TERINTEGRASI PROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA
2017/2018
2 DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ... 1
MESIN FRAIS HORIZONTAL ... 4
1. TUJUAN PEMBELAJARAN ... 4
2. ALAT DAN BAHAN ... 4
2.1 Alat ... 4
2.2 Bahan ... 4
3. DASAR TEORI ... 4
4. JENIS-JENIS MESIN FRAIS ... 5
4.1 Mesin Frais vertical ... 6
4.2 Mesin Frais Horizontal ... 7
4.3 Mesin Frais Universal ... 7
5. BAGIAN-BAGIAN MESIN FRAIS HORIZONTAL... 8
6. JENIS MATA PAHAT/PISAU ... 9
6.1 Pisau Mantel ... 9
6.2 Pisau Alur ... 10
6.3 Pisau Modul ... 10
6.4 Pisau Radius Cekung ... 10
6.5 Pisau Radius Cembung ... 10
6.6 Pisau Alur T ... 11
6.7 Pisau sudut ... 11
6.8 Pisau Frais muka sisi ... 11
6.9 Pisau Frais penggasaran ... 12
6.10 Pisau Frais Penggasaran ... 12
7. POSISI PISAU FRAIS HORIZONTAL ... 12
8. METODE PEMOTONGAN PADA MESIN FRAIS ... 13
8.1 Pemotongan searah Benda Kerja ... 13
8.2 Pemotongan Berlawanan Arah Benda Kerja ... 13
9. PENGOPRASIAN MESIN FRAIS DAN ALAT KESELAMATAN KERJA ... 13
9.1 Langkah-langkah pengoperasian Mesin frais ... 13
9.2 Alat Keselamatan Kerja ... 14
9.2.1 Pakaian kerja ... 14
3
9.2.2 Sepatu kerja ... 14
9.2.3 Kaca mata ... 15
9.3 Menentukan kecepatan penyayatan dan putaran spindle ... 15
9.3.1 Kecepatan Penyayatan ... 15
9.3.2 Kecepatan spindle ... 16
9.3.3 Menghitung jumlah sisi ... 17
REFERENSI ... 19
4
MESIN FRAIS HORIZONTAL
1. TUJUAN PEMBELAJARAN
a. Mahasiswa dapat memahami prinsip kerja pada Mesin Frais Horizontal b. Mahasiswa dapat memahami fungsi dari Mesin Frais Horizontal
c. Mahasiswa dapat memahami jenis-jenis Mesin Frais Horizontal d. Mahasiswa dapat memahami bagian-bagian Mesin Frais Horizontal e. Mahasiswa dapat memahami jenis-jenis Pisau Mesin Frais Horizontal
f. Mahasiswa mampu menentukan kecepatan spindle dan kecepatan penyayatan (feedrate)
g. Mahasiswa mampu mengoperasikan Mesin Frais Horizontal
2. ALAT DAN BAHAN 2.1 Alat
a. Besi sebagai tempat alumunium b. Kunci T
c. Mata Pisau modul 2.2 Bahan
a. Alumunium Silinder diameter 6,3 cm
3. DASAR TEORI
Mesin frais (milling machine) adalah mesin perkakas yang dalam proses kerja pemotongannya dengan menyayat/memakan benda kerja menggunakan alat potong bermata banyak yang berputar (multipoint cutter).
Tabel 1. Jenis Pengefraisan
Pengefraisan bagian muka (face milling)
5
Pengefraisan bagian muka dan sisi (side and face cutting)
Pengefraisan Pemotongan (Cutting milling)
Mesin frais dapat mengerjakan/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 horizontal (maju-mundur dan kekiri- kekanan). Dengan gerakan ini maka dapat menghasilkan benda-benda seperti pembuatan:
Bentuk-bentuk pengfraisan diantaranya:
1. Bidang sejajar
2. Segi beraturan atau tidak beraturan 3. Roda gigi lurus, helik, paying, cacing 4. Nok/eksentrik, dll.
4. JENIS-JENIS MESIN FRAIS
Mesin Frais memiliki beberapa jenis .Jenis-jenis tersebut terdiri dari mesin frais tiang dan lutut (column-and-knee), mesin frais hobbing (hobbing machines), mesin frais pengulir (thread machines), mesin pengalur (spline machines) dan mesin pembuat pasak (key milling machines). Untuk produksi massal biasanya dipergunakan jenis mesin frais banyak sumbu (multi spindles planer type) dan meja yang bekerja secara berputar terus menerus (continuous action-rotary table) serta jenis mesin frais drum (drum type milling machines). Sesuai dengan keperluannya, mesin frais dibagi dalam 2 golongan besar yaitu, mesin frais baku dan mesin frais khusus. Mesin frais baku dibagi lagi menjadi 2 kelompok, yaitu mesin frais meja, dan mesin frais lutut dan tiang. Mesin-mesin frais
6
yang tergolong jenis mesin frais lutut dan tiang diantaranya ialah Mesin frais horizontal, Mesin frais vertical, dan Mesin frais universal.
Pada mesin frais horizontal, meja dari mesinnya hanya dapat digerakan pada tiga arah yaitu arah membujur, arah melintang dan arah tegak. Sedang pada mesin frais tegak letak sumbu utama spindelnya tegak lurus terhadap meja mesin. Dengan perlengkapan kepala tegak yang dapat diputar-putar, maka kedudukan spindel sumbu utama dapat dibuat menyudut terhadap meja mesin. Mesin frais jenis ini banyak digunakan untuk melakukan pekerjaan-pekerjaan yang mempergunakan frais sisi atau frais jari. Sedang untuk frais universal, meja dari mesin ini pada mesin horizontal hanya meja universal dapat diputar mendatar dan membentuk sudut 450 kearah tiang mesin (Sumber:
Armico; Bandung. 2000). Secara garis besar mesin frais terdiri dari:
4.1 Mesin Frais vertical
Gambar 1. Mesin Frais Vertical
Gerakan mejanya sama dengan 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 sampai 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
7 4.2 Mesin Frais Horizontal
Gambar 2. Mesin Frais Horizontal
Mesin 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 spindal yang memegang arbor pemotong frais.
4.3 Mesin Frais Universal
Gambar 3. Mesin Frais Universal
8
Mesin 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 horisontal memungkinkan memotong spiral, misalnya seperti yang terdapat pada penggurdi, pemotog frais, nok dan beberapa roda gigi.
5. BAGIAN-BAGIAN MESIN FRAIS HORIZONTAL
Adapun bagian dan kegunaanya, mesin frais horisontal terdiri dari komponen atau bagian-bagian yang telah diketahui yang akan dijelaskan sebagai berikut: (Sumber: B.M Amstead,1992)
Gambar 4. Mesin Frais Horizontal
9 Keterangan:
Tabel 2. fungsi Bagian Mesin Frais Horizontal Kode Keterangan
A Lengan untuk memindahkan arbor B Penyokong arbor.
C Tuas, untuk menggerakan meja secara otomatis.
D Nok pembatas, untuk membatasi jarak gerakan otomatis.
E
Meja mesin, tempat untuk memasang benda kerja dan perlengkapan mesin.
F Engkol, untuk menggerakan meja dalam arah memanjang.
G Tuas pengunci meja.
H Baut penyetel, untuk menghilangkan getaran meja.
I Engkol, untuk menggerakan meja dalam arah melintang.
J Engkol, untuk menggerakan lutut dalam arah tegak.
K Tuas untuk mengunci meja.
L Tabung pendukung dengan bang berulir, untuk mengatur tingginya meja.
M Lutut, tempat untuk kedudukan alas meja.
N Tuas, untuk mengunci sadel.
O Alas meja, tempat kedudukan untuk alas meja.
P Tuas untuk merubah kecepata motor listrik.
Q Engkol meja
R Tuas untuk mengatur angka kecepatan spindle dan pisau frais.
S Tiang untuk mengatur turun-naiknya meja.
T Spindle, untuk memutar arbor dan pisau frais.
U Tuas untuk menjalankan mesin
6. JENIS MATA PAHAT/PISAU
Pisau mesin frais/Cutter mesin frais baik horizontal maupun vertical memiliki banyak sekali jenis dan bentuknya. Pemilihan pisau frais berdasarkan pada bentuk benda kerja, serta mudah atau kompleksnya benda kerja yang akan dibuat.
6.1 Pisau Mantel
Gambar 5. Pisau Mantel
10
Pisau jenis ini dipakai pada mesin frais horizontal. Biasanya digunakan untuk pemakanan permukaan kasar (roughing) dan lebar.
6.2 Pisau Alur
Gambar 6. Pisau Alur
Pisau alur berfungsi untuk mebuat alur pada bidang permukaan benda kerja. Jenis pisau ini ada beberapa macam yang penggunaanya disesuaikan dengan kebutuhan.
6.3 Pisau Modul
Gambar 7. Pisau Roda Gigi
Pisau modul ini digunakan untuk membuat roda sesuai jenis dan jumlah gigi yang diinginkan
6.4 Pisau Radius Cekung
Gambar 8. Pisau radius cekung
Pisau jenis ini digunakan untuk membuat benda kerja yang bentuknya memiliki radius dalam (cekung)
6.5 Pisau Radius Cembung
Gambar 9. Pisau Radius cekung
11
Pisau jenis ini digunakan untuk membuat benda kerja yang bentuknya memiliki radius luar (cembung)
6.6 Pisau Alur T
Gambar 10. Pisau Alur T
Pisau jenis ini hanya digunakan untuk untuk membuat alur berbentuk “T” seperti halnya pada meja mesin frais.
6.7 Pisau sudut
Gambar 11.Pisau 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°.
6.8 Pisau Frais muka sisi
Gambar 12. Pisau Frais muka sisi
Jenis pisau ini memiliki mata sayat muka dan disisi, dapat digunakan untuk mengefrais rata dan bertingkat.
12 6.9 Pisau Frais penggasaran
Gambar 13. Pisau frais penggasaran
Pisau jenis ini mempunyai satu ciri khas yang berbeda sisinya berbentuk alur helik yang dapat digunakan untuk menyayat benda kerja dari sisi potong cutter, Sehingga cutter ini mampu melakukan penyayatan yang cukup besar.
6.10 Pisau Frais Penggasaran
Gambar 14. Pisau frais penggasaran
Pisau frais jenis ini digunakan untuk memotong atau membelah benda kerja.
Selain itu juga dapat digunakan untuk membuat alur yang memilki ukuran lebar kecil.
7. POSISI PISAU FRAIS HORIZONTAL
Mesin frais horizontal posisi pisau nya sebagai berikut:
Gambar 15. Pisau Frais pada mesin frais horizontal
13
8. METODE PEMOTONGAN PADA MESIN FRAIS 8.1 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 16. Pemotongan searah benda kerja
8.2 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 17. Pemotongan berlawanan benda kerja
9. PENGOPRASIAN MESIN FRAIS DAN ALAT KESELAMATAN KERJA 9.1 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 langkahlangkah 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.
14
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 pengerjaanpengerjaan khusus.
g. Menentukan parameter-parameter pemotongan yang berpengaruh dalam prosese pengerjaan (kecepatan potong, kecepatan sayat, kedalaman pemakanan, waktu pemotongan dll).
Untuk melaksanakan langkah-langkah diatas, kita terlebih dulu harus dapat menghidupkan mesin. Setiap mesin mempunyai bagian sendiri-sendiri yang digunakan untuk menghidupkan mesin, sebagai contoh pada mesin frais. Untuk menghidupkan kita harus mengaktifkan saklar aliran listrik kemudian kita menekan swit “on” untuk mengalirkan arus listrik, sedangkan untuk mematikan kita cukup menekan swit “off”
maka dengan demikian putaran mesin akan berhenti. Sedangkan pada mesin Bridge port peletakan handle-hanle untuk menghidupkan mesin tidak sama dengan mesin. Tetapi pada prinsipnya cara menghidupkan sama dengan mesin.
9.2 Alat Keselamatan Kerja
Alat keselamatan kerja harus sesuai dengan syarat utama yang harus dimiliki oleh tiap-tiap alat tersebut. Antara lain :
9.2.1 Pakaian kerja
a. Tidak merasa panas jika dipakai.
b. Tidak mengganggu gerakan tubuh.
9.2.2 Sepatu kerja
a. Tidak licin waktu dipakai
b. Mampu melindungi kaki dari chip yang jatuh dan benda-benda yang lain.
c. Alas kaki tidak mudah rusak karena berinteraksi dengan minyak pelumas.
15 9.2.3 Kaca mata
a. Tidak menggu penglihatan jika dipakai.
b. Mempunyai lubang sirkulasi udara.
9.3 Menentukan kecepatan penyayatan dan putaran spindle 9.3.1 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 :
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 yang terdapat didalam buku atau referensi. Sehingga rumus diatas hanya digunakan untuk menghitung kecepatan putar spindle utama mesin frais. Untuk lebih jelasnya mengenai harga kecepatan potong dari tiap material dapat anda lihat pada table dibawah ini :
Tabel 3. kecepatan potong beberapa jenis bahan
16
9.3.2 Kecepatan spindle
Keterangan :
n : kecepatan putar spindle (rpm) Vc : kecepatan potong (m/menit)
: konstanta (3,14) D : diameter cutter (mm)
1000 : diperoleh dari 1m = 1000 mm.
Contoh :
Jika kita akan mengefrais benda kerja dari bahan alumunium dengan diameter cutter 10 mm. hitunglah kecepatan putar sumbu utama mesin ?
Jawaban:
Kecepatan potong alumunium dapat dilihat pada table 2 misal kita ambil 30 m/menit. Maka kecepatanya adalah:
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 - 70 185 - 215 120 - 150 Alumunium 70 - 110 30 - 45 140 - 215 60 - 90
Cutter HSS Cutter Karbida Bahan
17
jika pada mesin tidak terdapat kecepatan 955 rpm maka dicari kecepatan dibawahnya yaitu 950 rpm.
Catatan :
Jika jumlah putaran sumbu utama tiap menit tidak ada yang cocok dengan jumlah putaran yang ada pada tabel mesin maka sebaiknya dipilih jumlah putaran yang lebih rendah dari perhitungan teoritis tersebut.
9.3.3 Menghitung jumlah sisi a. Dividing Head
Dividing head adalah peralatan mesin frais yang terdiri dari 2 bagian utama yaitu :
roda gigi cacing dan ulir cacing. Perbandingan antara jumlah gigi cacing dengan ulir cacing nya disebut ratio. Ratio dividing head ada dua jenis 1 : 40 dan 1 : 60.
Gambar 18. Dividing Head
Dividing head paling banyak dipakai adalah 1 : 40.Posisi kedudukan dividing head dapat diputar 900 sehingga dividing head juga dapat berfungsi sebagai rotary table.
Dalam pelaksanaannya untuk membuat segi-segi ke-n, jika tidak dapat digunakan pembagian langsung, pembagiannya ini menggunakan bantuan plat pembagi.
Rumus Pembagi sisi menggunakan Dividing Head :
Keterangan:
18 Contoh :
Jika kita akan membentuk suatu benda segi 7 beraturan. Karena angka 7 adalah bilangan prima maka hal ini tidak dapat dibagi langsung, melainkan harus menggunakan bantuan plat pembagi. Yang mana penghitungan putaran engkolnya dapat dihitung dengan rumus :
Keterangan:
maka dengan demikian untuk membentuk benda tersebut setiap satu permukaan harus diputar 5 putaran tambah 15 lubang pada sektor 25.
b. Rotary table.
Rotary table adalah suatu alat yang digunakan untuk membagi jarak suatu bentuk benda dalam satuan derajat sampai ketelitian detik.
Misal :
Jika kita membuat suatu sprocket dengan jumlah gigi 27, maka jarak antara gigi yang satu dengan sebelahnya adalah :
Jawab :
jadi jarak antara gigi yang satu denganyang sebelahnya membentuk sudut 130 19’
58,8”
19 REFERENSI
Van Terheidjen dan Harun, 1981, Alat-alat Perkakas I, Bina cipta, Bandung C. Van Terheidjen dan Harun, 1983, Alat-alat Perkakas III, Bina cipta, Bandung.
Chapman WAJ, 1979, Workshop Tecnology part 1, Butler and Tunner Ltd.
Drs. Daryanto, 1987, Alat Perkakas Bengkel, Bina Aksara, Malang.
Gerling, 1965, All About Machine Tools, Willey eastern, New Delhi.
J.E.St Amand, J.W Oswald S.F Krar,1983, Machine Tools Operation, McGraw Hill Book Company, New York.
Lascoe, Nelson, Porter, 1973, Machine Operation and Set up, American Technical Publishers, New York.
Rochim T, 1993, Teori dan Teknologi Proses Pemesinan, HEDS, Jakarta.
