BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sejarah Mesin Frais Konvensional
Mesin Milling (Frais) ditemukan oleh Eli Whitney sekitar tahun 1818. Mesin Milling ini melakukan operasi produksi suku cadang duplikat yang pertama dengan pengendali secara mekanik, dengan arah dan gerakan pemotongan dari perkakas mata potong jamak yang berputar. Mesin Milling melemparkan logam (beram) ketika benda kerja dimakankan terhadap suatu alat potong (cutter) yang berputar. Alat potong/cutter pada mesin Milling memiliki satu deretan mata potong pada kelilingnya yang masing-masing berlaku sebagai pemotong tersendiri pada tiap siklus 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 yang baik. 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.
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 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.
2.2 Pengertian Mesin Frais Konvensional
Mesin Milling(frais) adalah alat untuk mengerjakan suatu benda dengan mempergunakan pisau frais. Mesin ini merupakan mesin yang paling mampu melakukan banyak tugas dari segala mesin perkakas. Permukaan yang datar maupun berlekuk dapat dikerjakan dimesin ini dengan menyelesaikan dan ketelitian istimewa. Jika dilihat dari cara kerjanya, mesin frais termasuk mesin peralatan yang mempunyai gerak utama berputar. Dengan demikian frais sebagai alat pemotong berkerja berputar dan dipasang pada obor mesin. Arbor mesin didukung dengan alat pendukung arbor dan di putar oleh sumbu utama mesin. Spindel dapat berputar kekiri atau kekanan sesuai dengankeperluan. Dengan spindel yang berputar itu, dapat diatur kecepatannya tergantung dari bentuk pekerjaan dan bahan-bahan atau benda-benda kerja. Juga tergantung dari garis tengah dan kekerasan bahan frais.
2.3 Jenis-Jenis Mesin Frais Konvensional
a)
Mesin frais horizontal merupakan mesin frais yang poros utamanya sebagai pemutar dan pemegang alat potong pada posisi mendatar.c) Mesin frais universal adalah suatu mesin frais dengan kedudukan arbornya mendatar perubahan kearah vertikal dapat dilakukan dengan mengubah posisi arbor. Gerakan meja dari mesin ini dapat kearah memanjang, melintang, naik turun. Dan dapat diputar membuat sudut tertentu terhadap bodi mesin.
2.4 Prinsip Kerja dan Sistem Persumbuan pada Mesin Frais
Konvensional
Mesin ini mempunyai prinsip kerja yaitu pisau pemotong yang diputar oleh spindel. berputarnya pisau pemotong menyebabkan permukaan benda kerja terkelupas, umumnya berbentuk bidang datar.
Gambar 2.1 Sistem Persumbuan
2.5 Bagian-Bagian Mesin Frais Konvensional
1. Kolom
Kolom atau badan mesin merupakan penopang atau tempat kedudukan bagian-bagian mesin seperti lengan, spindel, lutut, tuas-tuas, dan merupakan rumah dari roda gigi-roda gigi transmisi, motor penggerak beserta puli-pulinya.
2. Spindel
Spindel merupakan poros utama mesin yang berfungsi untuk memutarkan arbor berserta pisau frais.
3. Arbor
Arbor merupakan tempat kedudukan pisau frais. Arbor dipasang pada spindel mesin, sehingga bila spindel berputar maka arbor akan ikut berputar pula. Pada mesin frais mendatar, arbor memiliki bentuk batang bulat yang sepanjang badannya terdapat alur pasak.
Gambar 2.2 Arbor
Arbor jenis ini dilengkapi dengan beberapa cincin (spacer) yang berfungsi untuk menjepit pisau frais (cutting tool) sehingga pisau frais tidak bergeser dari kedudukannya. Di dalam pemakaiannya arbor ini ditopang oleh penopang arbor.
4. Lengan (Over Arm)
Bagian bawah lengan ini memiliki alur berbentuk ekor burung (dove tail) yang sesuai dengan bentuk alur ekor burung pada kolom mesin dan penopang arbor (arbor bracket).
5. Meja (Table)
Meja mesin frais merupakan tempat di mana benda kerja akan difrais. Penempatan benda kerja pada meja dilakukan dengan menggunakan peralatan penjepit atau penegang benda kerja seperti, ragum, klem, kepala pembagi dan kepalalepas.Dilihat dari konstruksinya, meja mesin frais mempunyai bentuk persegi panjang dengan alur-alur T pada bagian permukaannya akur-alur T ini merupakan tempat kedudukan baut-baut yang digunakan untuk mengikat ragum, klem, kepala pembagi atau kepala lepas.
Gambar 2.3 Meja mesin frais 6. Sadel
7. Lutut (Knee)
Lutut atau knee merupakan tempat kedudukan sadel, di mana lutut ini ditopang oleh kolom mesin dan batang pengangkat. Lutut dapat digerakkan secara vertikal naik atau turun dengan cara memutarkan engkolnya. Karena meja bertumpu pada sadel dan sadel bertumpu pada lutut, maka menggerakkan lutut naik atau turun berarti menggerakkan meja secara vertikal untuk mendekati atau menjauhi pisau frais yang terpasang pada arbor. Agar pada waktu melaksanakan pengefraisan lutut berada dalam posisi yang kokoh, maka lutut dapat dikunci terhadap kolom.
8. Alas (Bed)
Alas mesin merupakan bagian terbawah dari mesin dan tempat bertumpu komponen-komponen utama mesin frais seperti kolom beserta lengan dan spindel, lutut beserta sadel dan mejanya. Selain itu alas memiliki suatu rongga atau ruangan yang merupakan tempat menampung cairan pendingin.
2.6 Jenis-Jenis Pahat Pada Mesin Frais Konvensional
1. Pisau Frais Rata (Plain Milling Cutter)
Gambar 2.4 Pisau Frais Rata
Pada dasarnya pisau frais ini digunakan unuk mengefrais rata permukaan benda kerja yang sejajar dengan sumbu pisau. Pisau frais rata ada yang memiliki gigi lurus ada juga yang bergigi heliks.
2. Pisau Alur Pasak (Keyseat Milling Cutter)
Gambar 2.5 Pisau Alur Pasak
Pisau frais yang bertangkai ini digunakan untuk membuat alur pasak pada benda kerja, membuat alur pasak pada poros atau alur pasak jenis woodruff.
3. Pisau Frais Ujung (End Mill Cutter)
Gambar 2.6 Pisau Frais Ujung
Pisau frais ujung dapat digunakan untuk pengefraisan muka, pengefraisan samping, pengefraisan menyudut, pengefraisan melingkar, pengefraisan alur atau pengefraisan profil.
4. Pisau ujung kasar (Roughing end mill)
Gambar 2.7 Pisau Ujung Kasar
Pisau ujung kasar dapat menyayat benda kerja lebih cepat dibandingkan pisau ujung halus, tetapi hasil sayatannya kasar. Pisau frais ujung kasar umumnya dipakai sebagai pekerjaan awal pada benda kerja.
5. Pisau frais ujung halus (Finishing end mill)
Gambar 2.8 Pisau Frais Ujung Halus
Pisau ujung jenis ini menghasilkan permukaan sayatan yang halus, di mana pusau frais ujung halus ini digunakan untuk pekerjaan penyelesaian benda kerja yang sebelumnya telah dikerjakan dengan pisau ujung kasar.
6. Pisau frais ujung persegi (Square end mill)
Gambar 2.9 Pisau Frais Ujung Persegi
2.7 Metode Perhitungan Plat Indeks Pada Mesin Frais
Konvensional
1. Pengindeksan langsung
a) Pengindeksan langsung derajat, pengindeksan yang dilakukan dengan menggunakan patokan derajat untuk pembuatan roda gigi.
Contoh : Pembuatan roda gigi sebanyak 12 P = 20
b) Pengindeksan Langsung Lubang, pengindeksan yang dilakukan dengan menggunakan lubang-lubang yang ada pada kepala indeks yang berjumlah 24. Pengindeksan ini hanya dapat dilakukan untuk pembuatan roda gigi yang jumlahnya merupakan faktor dari 24. Contoh : pembuatan roda gigi sebanyak 12
P = 2 lubang tetap, dengan perbandingan 40 : 1, yang arahnya satu putaran dan engkol akan memutar 1 : 40 putaran benda kerja.dari perbandingan tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut :
Putaran gagang untuk membuat 1 putaran kerja. Contoh : pembuatan roda gigi dengan jumlah gigi 8 P = 5 putaran
3. Pengindeksan Diferensial
a) Pengindeksan Diferensial Tingkat Tinggi
Jika jumlah gigi yang akan dibuat melebihi 40 roda gigi : jumlah roda gigi > 40
(-) putaran pena indeks berlawanan arah dengan putaran plat indeks. b) Pengindeksan Diferensial Sederhana
Dilakukan jika jumlah gigi tidak melebihi 40 gigi, misalnya : 1. Pembuatan roda gigi yang jumlahnya 32
P = 1
2. Karena alat indeks 32 tidak ada, maka dibagi 2 :
Dimana : 2 putaran engkol, 4 jarak antar lubang, plat nomor 16 contoh : Pembuatan roda gigi 31, maka:
P = 1
Sehingga dalam setiap bagian yang akan dikerjakan, diputar 1 kali putaran penuh, 9 jarak lubang dan nomor menunjukkan angka 31.
2.8 Prosedur Kalibrasi Mesin Frais Konvensional
1. Tempelkan pahat ke benda pada sumbu x,y,z2. Ubah Posisi menjadi 0
2.9 Hasil Produk Pengerjaan Mesin Frais Konvensional
Roda GigiGambar 2.10 Roda Gigi
