M O D U L T UT O R I A L

Transkripsi

1 M O D U L T UT O R I A L MESIN FRAIS HORIZONTAL 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 TUJUAN PEMBELAJARAN ALAT DAN BAHAN Alat Bahan DASAR TEORI JENIS-JENIS MESIN FRAIS Mesin Frais vertical Mesin Frais Horizontal Mesin Frais Universal BAGIAN-BAGIAN MESIN FRAIS HORIZONTAL JENIS MATA PAHAT/PISAU Pisau Mantel Pisau Alur Pisau Modul Pisau Radius Cekung Pisau Radius Cembung Pisau Alur T Pisau sudut Pisau Frais muka sisi Pisau Frais penggasaran Pisau Frais Penggasaran POSISI PISAU FRAIS HORIZONTAL METODE PEMOTONGAN PADA MESIN FRAIS Pemotongan searah Benda Kerja Pemotongan Berlawanan Arah Benda Kerja PENGOPRASIAN MESIN FRAIS DAN ALAT KESELAMATAN KERJA Langkah-langkah pengoperasian Mesin frais Alat Keselamatan Kerja Pakaian kerja

3 9.2.2 Sepatu kerja Kaca mata Menentukan kecepatan penyayatan dan putaran spindle Kecepatan Penyayatan Kecepatan spindle Menghitung jumlah sisi REFERENSI

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) 4

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 kekirikekanan). 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 5

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 45 0 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 6

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 7

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 8

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. Meja mesin, tempat untuk memasang benda kerja dan perlengkapan E 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 9

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 10

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 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. 11

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 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 12

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. 13

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 : Pakaian kerja a. Tidak merasa panas jika dipakai. b. Tidak mengganggu gerakan tubuh 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. 14

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 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 15

16 Bahan Cutter HSS Cutter Karbida Halus Kasar Halus Kasar Baja Perkakas Baja Karbon Rendah Baja karbon Menengah Besi Cor Kelabu Kuningan Alumunium 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: 16

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 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 90 0 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: 17

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 : 58,8 jadi jarak antara gigi yang satu denganyang sebelahnya membentuk sudut

19 Fakultas : Teknologi Industri Modul ke : Jurusan / Program Studi : Teknik Industri Jumlah Halaman : 16 Kode Training : Mulai Berlaku : 08/04/2016 Nama Modul : Mesin Frais Horizontal 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. 19