Sejarah ditemukannya mesin FRAIS
Mesin Milling ditemukan oleh Eli Whitney sekitar tahun 1818. Mesin Milling ini melakukan operasi produksi suku cadang duplikat yang pertama dengan pengendali secara mekanik arah dan gerakan potong dari perkakas mata potong jamak yang berputar. Mesin Milling melemparkan logam ketika benda kerja dihantarkan terhadap suatu pemotong yang berputar. Pemotong Milling memiliki satu deretan mata potong pada kelilingnya yang masing-masing berlaku sebagai pemotong tersendiri pada daur putaran. Benda kerja
dipegang pada meja yang mengendalikannya, antaranya terdapat pemotong mesin Milling tersebut.Mesin Milling adalah mesin 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 dapat digunakan dengan menggunakan berbagai pemotong. Pahat gurdi, peluas lubang, dan bor dapat dipegang dalam soket arbor dengan melepaskan pemotong dan arbor.
Karena semua gerakan meja mempunyai penyetelan mikrometer, maka lubang dan pemotongan yang lain dapat diberi jarak secara cepat.Operasi pada umumnya dilakukan oleh ketam, gurdi, mesin pemotong roda gigi, dan mesin peluas lubang dapat dilakukan pada mesin milling. Mesin ini membuat penyelesaian dan lubang yang lebih baik sampai pada batas ketelitian dengan jauh lebih baik daripada mesin sekrap. Pemotong berat dapat diambil tanpa banyak merugikan pada penyelesaian atau ketepatannya.Milling (Frais) 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
jugadigunakan.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 Frais dipasang pada sumbu/arbormesin yang didukung
dengan alat pendukung arbor, jika arbor mesin berputar melalui suatu putaran motor listrik maka pisau Frais akan ikut berputar, arbor mesin dapat ikut
berputar kekanan dan kekiri sedangkan banyaknya putaran dapat diatur sesuai kebutuhan.
Struktur Mesin Frais
Ada mesin dimana benda kerjanya tidak bergerak namun perkakasnya
untuk memotong lubang lingkaran, membuat jalur pasak, membuat celah, menggergaji, memfrais slab dan permukaan, memotong roda gigi dan untuk membentuk benda yang bentuknya tidak umum. 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.Spindle 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 penyusun cutter mempunyai kekerasan diatas kekerasan benda kerja
Bagian-Bagian Mesin Frais
Mesin frais dibangun dari banyak bagian yang masing-masingnya mempunyai fungsi tersendiri. Elemen-elemen dasar tersebut antara lain: kepala
tetap (headstock), kolom, meja, sadel, bangku (bed),landasan, dan rel melintang atau meluncur.
1. Kepala Tetap (head stock) adalah bagian yang menggerakkan dan
mengumpan perkakas potong atau alat yang memutar komponen.
2. Spindel bisa berputar searah jarum jam ataupun berlawanan jarum jam, Merupakan bagian yang terpenting dari mesin milling, yaitu tempat untuk mencekam alat potong. Di bagi menjadi 3 jenis yaitu : Vertical spindle,Horizontal spindle,Universal spindle.
3. Bangku atau dasar berfungsi untuk menyangga komponen lainnya.
4. Kolom menyediakan dukungan vertikal dan memandu kepala tetap
untuk mesin kelas tertentu.
5. Meja berfungsi untuk menyangga benda kerja atau bagian yang akan
dimesin dan untuk menyediakan penempatan serta penjepitan benda kerja.Meja mesin di bagi menjadi 3 yaitu :Fixed Table,Swivel table,Compound table
6. Landasan (runway) berfungsi membawa kolom pada mesin serut jenis
lantai dan meja putar. Kalau dasar kolom, kolom dan kepala tetap adalah sebuah satuan integral maka elemen pendukung disebut bangku dan bukan sebuah landasan meskipun keduanya sama dalam prinsip.
8. Tranmisi Merupakan bagian mesin yang menghubungkan motor
penggerak dengan yang digerakkan. Berdasarkan bagian yang digerakkan dibedakan menjadi 2 macam yaitu :
1. Transmisi spindle utama
2. Transmisi feeding
Berdasarkan sistem tranmisinya dibedakan menjadi 2 macam yaitu : 1. Transmisi gear box
2. Transmisi v – blet
9. Control Merupakan pengatur dari bagian – bagian mesin yang bergerak. Ada 2 sistem kontrol yaitu :
1. Mekanik 2. Electric
Dibagi menjadi 2 bagian : 1. Sederhana 2. Komplek ( CNC )
Prinsip kerja mesin Frais
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 milling.Spindel mesin milling adalah bagian dari sistem utama mesin milling 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.
Berbagai pengerjaan menggunakan mesin Frais
Pekerjaan yang dapat dikerjaan dengan mesin frais :
1. Permukaan rata dan datar
2. Permukaan siku dan sejajar
3. Permukaan bersudut
4. Beralur dan berbentuk
5. Roda gigi
6. Benda-benda persegi
8. Pengeboran lubang/ memperbesar lubang Jenis-jenis mesin Frais
Penggolongan mesin milling menurut jenisnya penamaannya disesuaikan dengan posisi spindel utamanya, fungsi penggunaannya dan fungsi pembuatan produknya, ada beberapa jenis mesin milling dalam dunia manufacturing antara lain:
1.Mesin Milling Horizontal
Mesin milling jenis ini mempunyai pemasangan spindel dengan arah
horizontal dan digunakan untuk melakukan pemotongan benda kerja dengan arah mendatar. Mesin ini termasuk tipe knee, namun bentuknya sama dengan mesin frais universal. Biasanya digunakan untuk mengerjakan permukaan datar dan alur. Tipe lain dari mesin ini adalah mesin frais type bed. Tipe bed ini lebih kuat karena meja mesin ditahan sepenuhnya oleh sadel yang
terpasang pada lantai.
2.Mesin Milling Vertikal
Kebalikan dengan mesin milling horizontal, pada mesin milling ini
pemasangan spindel-nya pada kepala mesin adalah vertikal, pada mesin milling jenis ini ada beberapa macam menurut tipe kepalanya, ada tipe kepala tetap, tipe kepala yang dapat dimiringkan dan type kepala bergerak.
Kombinasi dari dua type kepala ini dapat digunakan untuk membuat variasi pengerjaan pengefraisan dengan sudut tertentu. 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 Milling Universal
mesin Frais jenis ini 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
a. Frais muka
b. Frais spiral
c. Frais datar
d. Pemotongan roda gigi
e. Pengeboran
f. Reaming
g. Boring
h. Pembuatan celah
4. Plano Milling
Untuk benda kerja yang besar dan berat.
5. Surface Milling
Untuk produksi massal, kepala spindel dan cutter dinaikturunkan.
6. Tread Milling
Untuk pembuatan ulir.
7. Gear Milling
Untuk pembuatan roda gigi.
8. Copy Milling
Untuk pembuatan benda kerja yang mempunyai bentuk tidak beraturan.
Berdasarkan fungsi penggunaannya, antara lain : 1. Mesin Frais copy
Merupakan mesin Frais yang digunakan untuk mengerjakan bentukan yang rumit. Maka dibuat master / mal yang dipakai sebagai referensi untuk membuat bentukan yang sama.
b. Head yang kedua berfungsi memotong benda kerja sesuai bentukan masternya.
Antara head yang pertama dan kedua dihubungkan dengan menggunakan sistem hidrolik. Sitem referensi pada waktu proses pengerjaan adalah sebagai berikut :
1. Sistem menuju satu arah, yaitu tekanan guide pada head pertama ke arah master adalah 1 arah. 2. Sistem menuju 1 titik, yaitu tekanan guide tertuju pada satu titik dari master.
2. Mesin Frais hobbing
Merupakan mesin milling yang digunakan untuk membuat roda gigi / gear dansejenisnya.Alat potong yang digunakan juga spesifik, yaitu membentuk profil roda gigi ( Evolvente ) dengan ukuran yang presisi. 3. Mesin Frais gravier
Merupakan mesin yang digunakan untuk membuat gambar atau tulisan dengan ukuran yang dapat diatur sesuai keinginan dengan skala tertentu.
4. Mesin Frais planer
Merupakan mesin yang digunakan untuk memotong permukkan (face cutting) dengan benda kerja yang besar dan berat.
5. Mesin milling CNC
Merupakan mesin yang digunakan untuk mengerjakan benda kerja dengan bentukan – bentukan yang lebih komplek.Meruapakan penggangi mesin milling copy dan gravier. Semua control menggunakan sistem electronic yang komplek ( rumit ). Dibutuhkan operator yang ahli dalam menjalankan
mesin ini.Harga mesin CNC ini sangat mahal.
Gerakan dalam mesin milling
Pekerjaan dengan mesin milling harus selalu mempunyai 3 gerakan kerja yaitu:
1. Gerakan Pemotongan Sisi potong cutter yang dibuat berbentuk bulat dan berputar dengan pusat sumbu utama.
2. Gerakan Pemakanan
Benda kerja digerakkan sepanjang ukuran yang akan dipotong dan digerakkan mendatar searah gerakan yang dipunyai oleh alas.
3. Gerakan Penyetelan
Cutter
Cutter pada mesin milling mempunyai bentuk silindris, berputar pada sumbunya dan dilengkapi dengan gigi melingkar yang seragam.
Keuntungan cutter dibanding dengan pahat bubut dan pahat ketam adalah setiap sisi potong dari pisau frais mengenai benda kerja hanya dalam waktu yang pendek pada proses pemotongan selama 1 putaran pisau frais dan pendinginannya pada waktu sisi potong mengenai benda kerja, maka hasilnya cutter frais akan lebih tahan lama.Cutter biasanya terbuat dari HSS maupun Carbide Tripped. Gigi cutter ada yang lurus maupun ada yang mempunyai sudut, untuk yang bersudut (helix angle) dapat mengarah ke kanan dan
ke kiri.Adabeberapa jenis cutter yang masing-masing memiliki kegunaan yang berbeda-beda misalnya :
Berdasarkan fungsi dan bentuknya
1. Cutter face cutting
a. End Mill CutterMerupakan cutter dengan sisi potong pada ujung muka dan pada sisi spiralnya, End Mill dibuat dari diameter 0.5 – 50 mm dengan tipe tangkai yang bermacam – macam, ada yang bertangkai lurus dan ada yang konus.
b. Shell End Mill CutterCutter type ini memiliki lubang berpasak pada bagian tengah cutter yang berfungsi untuk pemasangan pada arbor, dibuat dengan diameter antara 30 – 200 mm. Pada cutter ini terdapat sisi potong pada ujung muka dan pada sisi spiralnya.
2.Cutter side cutting
1. Plain Mill CutterCutter ini digunakan untuk pengefraisan
horisontal dari permukaan yang datar. Memiliki bentuk hampir sama dengan SEMC tetapi cutter ini hanya memiliki sisi potong spiral pada bagian meingkarnya, dan memiliki lubang berpasak untuk pemasangan pada arbor.
2. Disk CutterCutter ini memiliki bentuk pipih dan dapat
digunakan pada pembuatan slot maupun slitting, sisi potong dari cutter jenis ini ada yang rata, dan ada juga yang zig-zag.
3. Cutter profil
digunakan untuk menghasilkan profil dove tail (ekor burung) pada benda kerja. Sisi potongnya berbentuk sudut 45o,60o atau 90o
2. T-slot Cutter
digunakan untuk membuat alur berbentuk T. memiliki sisi potong di bagian yang melingkar, dengan sudut helix yang saling berlawanan. T-slot Cutter ada 2 jenis, yaitu T-slot dengan shank rata dan T-slot dengan shank berulir.
3. Prisma Cutter
digunakan untuk menghasilkan profil V pada benda kerja, dengan sudut potong 45o, 600 dan 90o
4. Hobbing Cutter
digunakan pada mesin milling hobbing, untuk menghasilkan profil berbentuk roda gigi (gear).
5. Modul Cutter
Cutter ini digunakan untuk membuat roda gigi dengan modul tertentu, dan menggunakan mesin milling konvensional dalam pengerjaannya, bentuknya hampir sama dengan cutter hobbing tetapi pipih.
Berdasarkan fungsi pengerjaannya a. Cutter roughing
Cutter yang digunakan untuk proses roughing pada benda kerja, dimana proses pengerjaan dilakukan dengan depth of cut yang besar.
b. Cutter finishing
Cutter yang digunakan untuk proses finishing, dengan depth of cut yang lebih sedikit dibandingkan proses roughing, dan biasanya menghasilkan
