MESIN FRAIS

BAB III

MESIN FRAIS

3.1       Definisi Mesin Frais

            Mesin ini digunakan untuk mengerjakan atau menyelesaikan suatu benda kerja dengan menggunakan pisau frais sebagai penyayatan yang berputar pada sumbu mesin. Pisau frais ini terpasang pada arbor mesin, yang didukung dengan alat pendukung arbor dan diputar oleh sumbu utama mesin (Umaryadi, 2006).

            Mesin frais adalah mesin yang paling mampu melakukan banyak tugas bila dibandingkan dengan mesin perkakas yang lain. Hal ini disebabkan karena selain mampu memesin permukaan datar maupun berlekuk dengan penyelesaian dan ketelitian istimewa, juga berguna untuk menghaluskan atau meratakan benda kerja sesuai dengan dimensi yang dikehendaki (http://perspektif-biru.blogspot.com).

           

3.2       Prinsip Kerja Mesin Frais

            Prinsip kerja mesin frais adalah Tenaga untuk pemotongan berasal dari energi listrik yang diubah menjadi gerak utama oleh sebuah motor listrik. Gerakan utama tersebut akan diteruskan melalui suatu transmisi untuk menghasilkan gerakan putar pada spindel mesin milling (http://perspektif-biru.blogspot.com).

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/arbor mesin 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.

Prinsip kerja dari mesin frais yaitu pahat potong/pemotong frais melakukan gerak rotasi dan benda kerja dihantarkan pada pemotong frais tersebut (http://fadli080284.web44.net).

3.3       Jenis-Jenis Mesin Frais

            Berdasarkan pada mesin frais ini terdapat jenis-jenisnya yaitu mesin frais horizontal, mesin frais vertikal, dan mesin frais universal. Adapun jenis-jenis mesin frais antara lain:

1.    Mesin Frais Horizontal

Mesin frais horizontal adalah mesin frais yang poros utamanya sebagai pemutar dan pemegang alat potong pada posisi mendatar. Mesin ini termasuk type knee, namum bentuknya sama dengan mesin frais universal. Biasanya digunakan untuk mengerjakan permukaan datar dan alur. Tipe lain dari mesin ini adalah mesin frais type bed. Type bed ini lebih kuat karena meja mesin ditahan sepenuhnya oleh sadel yang terpasang pada lantai.

2.    Mesin Frais Vertikal

Mesin frais vertikal adalah mesin frais dengan poros utama sebagai pemutar dengan pemegang alat potong dengan posisi tegak. Poros utama mesin frais tegak di pesang pada kepala tegak (vertical head spindle). 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 Frais Universal

Mesin frais universal adalah mesin yang 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 tersebut berupa meja siku (fixed angular table), meja miring (inclinable universal table), meja putar (rotery table) dan kepala spindel tegak (vertical head spindel) (http://akmalindra.wordpress.com).

3.4       Bagian-Bagian Dari Mesin Frais

            Berdasarkan pada mesin sekrap terdapat bagian-bagian yang ada pada mesin frais. Adapun bagian-bagian dari mesin sekrap antara lain yang terdiri dari beberapa bagian komponen (lihat gambar 3.1) sebagai berikut:

Gambar 3.1 Mesn frais

(Umaryadi, 2006)

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.

3.3       Gerakan Dalam Mesin Frais

Berdasarkan pada mesin frais terdapat gerakan-gerakan didalam mesin frais. Adapun gerakan-gerakan  dalam mesin frais 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

      Gerakan untuk mengatur posisi pemakanan, kedalaman pemakanan, dan pengembalian, untuk memungkinkan benda kerja masuk ke dalam sisi potong cutter, gerakan ini dapat juga disebut gerakan pengikata (http://perspektif-biru.blogspot.com).

3.5       Metoda Pengefraisan

            Berdasarkan pada mesin frai terdapat metoda pengefraisan yaitu climb mill dan  conventional milling. Adapun metoda pengefraisan pada mesin frais tersebut adalah:

1.    Climb Mill

Merupakan cara pengefraisan dimana putaran cutter searah dengan gerakan benda kerja. Gaya potong menarik benda kerja ke dalam cutter sehingga faktor kerusakan pahat akan lebih besar. Hanya mesin yang mempunyai alat pengukur keregangan diperbolehkan memakai metode pemotongan ini.

2.    Conventional Milling

Merupakan pengefraisan dimana putaran cutter berlawanan arah dengan gerakan benda kerja, pemotongan ini dimulai dengan beram yang tipis dan metode ini digunakan untuk semua jenis mesin frais (http://perspektif-biru.blogspot.com).

3.4              Kecepatan Potong dan Pemakanan

Keberhasilan pemotongan dengan mesin frais dipengaruhi oleh kemampuan pemotongan alat potong dan mesin. Kemampuan pemotongan 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, makin kecil harga kecepatan potongnya dan juga sebaliknya.

Kecepatan potong dalam pengefraisan 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 potong pisau frais menjadi p x d x n. jarak yang ditempuh mata pisau dalam satu menit disebut juga dengan kecepatan potong (V). Maka:

Tabel 3.1 Harga kecepatan potong

Bahan	Bahan Pisau Frais
	Baja Karbon	HSS	HSS Super	Stelit	Tantalum Karbit	Tngsten Karbid
Alumunium Kuningan Perunggu Besi Tuang Besi Tempa Baja Karbon Lunak Sedang Tinggi	83 – 66 13 – 26 10 – 20 10 – 14 12 – 16 10 – 15 10 – 14	166 – 332 24 – 58 21 – 44 10 – 16 16 – 26 10 – 16 24 – 34 20 – 30 16 – 26 10 – 16	20 – 34 14 – 24 10 – 16 26 – 42 24 – 34 20 – 30 14 – 24	267 – 498 50 – 64 34 – 54 16 – 24 30 – 44 20 – 30 14 – 20 38 – 50	50 – 84 44 – 64 34 – 50	332 – 664 116 – 200 64 – 142 42 – 64 84 – 108 50 – 64 94 – 164 84    – 124

Pemakanan juga menentukan hasil pengefraisan. Pemakanan maksudnya adalah besarnya pergeseran benda kerja dalam satu putaran pisau frais. Pemakanan mempengaruhi gerakan bram terlepas dari benda. Faktor dalamnya pemotongan dan tebalnya bram juga menentukan proses pemotongan. Besarnya pemakanan di hitung dengan rumus:

Keterangan:

f   = Besarnya pemakanan per menit

F   = Besarnya pemakanan per mata pisau

T   = Jumlah mata potong pisau

n   = Jumlah putaran pisau per menit

Tabel 3.2 Harga Pemakanan Menurut Jenis Bahan dan Pisau Frais (per mata potong mm)

Jenis Pisau Frais	Jenis Bahan Benda
	Alumunium	Kuningan	Perunggu	Baja Sedang	Baja Keras	Baja Campuran	Besi Tuang
Muka Spiral Sisi dan Muka Jari Bentuk Gergaji	0,55 0,43 0,33 0,28 0,15 0,15	0,55 0,43 0,33 0,28 0,15 0,13	0,45 0,35 0,28 0,23 0,13 0,10	0,23 0,18 0,15 0,13 0,07 0,07	0,20 0,15 0,13 0,10 0,07 0,05	0,18 0,13 0,10 0,10 0,05 0,05	0,33 0,25 0,20 0,15 0,10 0,07

Selama pemotongan, pisau frais bergerak sepanjang bidang pemotongan. Panjang gerakan pisau frais tersebut dapat dianalisis seperti gambar (http://akmalindra.wordpress.com).