Jumlah Halaman : 20 Kode Training Nama Modul` Simulation FRAIS VERTIKAL

Transkripsi

1 FRAIS VERTIKAL 1. TUJUAN PEMBELAJARAN a. Mahasiswa dapat memahami prinsip kerja pada Mesin Frais b. Mahasiswa dapat memahami fungsi dari Mesin Frais c. Mahasiswa dapat memahami jenis-jenis Mesin Frais d. Mahasiswa dapat memahami bagian-bagian Mesin Frais e. Mahasiswa dapat memahami jenis-jenis Pisau Mesin Frais f. Mahasiswa mampu menentukan kecepatan spindle dan kecepatan penyayatan (feed rate) g. Mahasiswa mampu mengoperasikan Mesin Frais 2. DASAR TEORI Mesin frais (milling machine) adalah mesin perkakas yang dalam proses kerja pemotongannya dengan cara menyayat/memakan benda kerja menggunakan alat potong bermata banyak yang berputar (multipoint cutter). Mesin termasuk perkakas yang mempunyai gerakan utama berputar, Pisau freis dipasang pada sumbu arbor, jika arbor mesin berputar melalui suatu putaran motor listrik maka pisau freis akan berputar, arbor mesin dapat berputar kekanan atau kekiri sedangkan banyaknya putaran diatur sesuai dengan kebutuhan. Mesin freis melepaskan logam ketika benda kerja dihantarkan terhadap suatu pemotongan berputar. Kecuali untuk putaran, pemotong berbentuk bulat tidak mempunyai gerakan lain. Pengefraisan bagian muka (face milling) Pengefraisan Alur (Groove milling)

2 Pengefraisan Bidang (face milling) Gambar 1. Macam-macam alat pemotong pada mesin frais Mesin frais dapat mengerjakan/menyelesaikan permukaan suatu benda kerja dengan menggunakan 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 vertical (naik-turun), horizontal (maju-mundur dan kekiri-kekanan). Dengan gerakan ini maka dapat menghasilkan benda-benda seperti pembuatan: Bentuk-bentuk pengfraisan diantaranya: 1. Bidang rata datar 2. Bidang rata miring menyudut 3. Bidang siku 4. Bidang sejajar 5. Alur lurus atau melingkar 6. Segi beraturan atau tidak beraturan 7. Pengeboran lubang atau memperbesar lubang 8. Roda gigi lurus, helik, paying, cacing 9. Nok/eksentrik, dll.

3 3. JENIS-JENIS MESIN FRAIS Jenis-jenisnya 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) serja 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 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)

4 Secara garis besar mesin frais terdiri dari: 1. Mesin Frais Vertikal Gambar 2. Mesin Frais Vertikal 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 penyetelan 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. 2. Mesin Frais Horizontal Gambar 3. Mesin Frais Horizontal

5 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 spidal yang memegang arbor pemotong frais. 3. Mesin Frais Universal Gambar 4. Mesin Frais Horizontal 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 horizontal memungkinkan memotong spiral, misalnya seperti yang terdapat pada penggurdi, pemotog frais, nok dan beberapa roda gigi.

6 4. BAGIAN-BAGIAN MESIN FRAIS Adapun bagian dan kegunaanya, mesin frais horizontal terdiri dari komponen atau bagian-bagian yang telah diketahui yang akan dijelaskan sebagai berikut: (Sumber: B.M Amstead,1992) Gambar 5. Bagian Mesin Frais Vertikal 1) Ragum (catok) Benda kerja yang akan dikerjakan dengan mesin frais harus dijepit dengan kuat agar posisinya tidak berubah waktu difrais. Berdasarkan gerakannya ragum dibagi menjadi 3 jenis yaitu : a. Ragum biasa Ragum ini digunakan untuk menjepit benda kerja yang bentuknya sederhana dan biasanya hanya digunakan untuk mengefrais bidang datar saja.

7 Gambar 6. Ragum Biasa b. Ragum berputar Ragum ini digunakan untuk menjepit benda kerja yang harus membentuk sudut terhadap spindle. Bentuk ragum ini sama dengan ragum biasa tetapi pada bagaian bawahnya terdapat alas yang dapat diputar Gambar 7. Ragum putar c. Ragum universal Ragum ini mempunyai dua sumbu perputaran, sehingga dapat diatur letaknya secara datar dan tegak.

8 Gambar 8. Ragum universal 2) Head Merupakan tempat mekanisme motor penggerak terpasang untuk menggerakkan spindel. 3) Spindel Merupakan bagian yang menggerakkan arbor (tempat mata pahat/cutter). 4) Arbor (poros tempat cutter/pahat frais) Arbor digunakan untuk mencekan pahat frais yang terpasng pada sumbu utama. Arbor juga disebut poros frais, berfungsi sebagai tempat kedudukan pisau frais dan ditempatkan pada sumbu mesin. Bentuknya panjang dan sepanjang badannya diberi alur spie (pasak), pada ujungnya berbentuk tirus dan ujung lainnya berulir, dilengkapi ring penekan (collar). Arbor juga dibuat dengan bentuk yang pendek untuk pengikatan pisaupisau frais sisi. Ukurannya sesuai dengan standar lubang pisau frais, misalnya 22, 27, dan 23 mm atau 7/8 inch, 1 inch, dan 11/4 inch. Arbor dibuat dari baja paduan yang tahan puntiran dan bengkokan.

9 Gambar 9. Arbor 5) Arbor support Merupakan bagian dimana mata potong dan arbor terpasang. 6) Column Column berfungsi untuk menyokong dan menuntun knee saat bergerak vertikal. 7) Knee Merupakan bagian yang terpasang pada column, tempat mekanisme (transmisi penggerak) pengaturan pemakanan (feed) dan menopang saddle. 8) Saddle Saddle terpasang pada knee yang bergerak keluar masuk ke arah operator secara manual dengan mengatur handwheel maupun secara otomatis. Saddle digunakan untuk menopang meja. 9) Crossfeed handwheel Crossfeed handwhell digunakan untuk menggerakkan meja (bed) secara horisontal di depan column. 10) Base Merupakan landasan mesin yang terletak menyatu dengan lantai. Base juga berfungsi sebagai reservoir (penampung fluida pendingin).

10 11) Meja putar Untuk mesin frais tegak, meja putar digunakan sebagai kepala pembaginya. Pada alat ini dibuat alur T untuk mencekam benda kerja dengan baut jepit. 5. JENIS-JENIS PISAU FRAIS Pisau mesin frais/cutter mesin frais baik horisontal 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. Gambar 10. Pisau Jari Ukuran pisau jenis ini sangat bervariasi mulai ukuran kecil sampai ukuran besar, biasanya dipakai untuk membuat alur pada bidang datar atau pasak dan jenis pisau ini pada umumnya 6. POSISI PISAU FRAIS PADA MESIN Posisi pemasangan pemasangan pisau untuk mesin frais tegak (vertical). Gambar 11. Pisau Frais pada mesin frais tegak (vertical).

11 7. METODE PEMOTONGAN PADA MESIN FRAIS Proses frais dapat dikalsifikasikan dalam tiga jenis. Klasifikasi ini berdasarkan jenis pisau, arah penyayatan, dan posisi relatif pisau terhadap kerja. Gambar 12. Tiga klasifikasi proses frais: a. Frais periperal (slab milling) b. Frais muka (face milling) c. Frais jari (end milling) Berikut merupakan penjelasan dari ketiga klasifikasi proses frais vertikal: 1. Frais Periperal (Slab Milling) Proses frais ini disebut juga slab milling, permukaan yang difrais dihasilkan oleh gigi pisau yang terletak pada permukaan luar badan alat potongnya. Sumbu dari putaran pisau biasanya pada bidang yang sejajar dengan permukaan benda kerja yang disayat. 2. Frais Muka (Face Milling) Pada frais muka, pisau dipasang pada spindel yang memiliki sumbu putar tegak lurus terhadap permukaan benda kerja. Permukaan hasil proses frais dihasilkan dari hasil penyayatan oleh ujung dan selubung pisau. 3. Frais Jari (End Milling) Pisau pada proses frais jari biasanya berputar pada sumbu yang tegak lurus permukaan benda kerja. Pisau dapat digerakkan menyudut untuk menghasilkan permukaan menyudut. Gigi potong pada pisau terletak pada selubung pisau dan ujung badan pisau.

12 8. PENGOPERASIAN MESIN FRAIS 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 langkah-langkah 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. 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. Berikut merupakan langkah-langkah penggunaan mesin frais vertikal: 1) Pertama, aktifkan saklar aliran listrik kemudian putar ke kanan sekali guna menghidupkan mesin frais vertikal.

13 Gambar 13. Tombol on/off 2) Renggangkan atau atur posisi ragum sesuai dengan benda yang akan diletakkan. Hal ini berfungsi untuk menjepit benda agar tidak berubah posisi ketika melakukan proses frais. Gambar 14. Posisi ragum membuka

14 3) Apabila benda sudah dijepitkan dengan menggunakan ragum, kemudian turunkan bagian spindle hingga kencang untuk menghindari adanya cacat dalam melakukan frais. Gambar 15. Penurunan spindle

15 4) Setelah itu putar bagian penurunan kasar untuk mengunci bagian spindle yang mengenai benda yang akan di frais. Gambar 16. Penurunan kasar 5) Putarlah bagian pengunci untuk mengunci mata pisau agar tidak bergerak ketika melakukan proses frais.

16 Gambar 17. Pengunci 6) Putar bagian table transverse handle untuk melakukan proses frais dengan gerakan horizontal. Gambar 18. Table transverse handle 7) Putarlah bagian table cross-transverse handle untuk melakukan proses frais dengan gerakan vertikal.

17 Gambar 19. Table cross-transverse handle 8) Apabila proses fraising sudah selesai maka kendurkan semua part-part alat yang telah digunakan kemudian putar tombol off. Gambar 20. Tombol off/on 2. Menentukan kecepatan penyayatan dan putaran spindle a. Kecepatan Penyayatan Pada saat proses pengefraisan berlangsung, cutter berputar memotong benda kerja yang diam dan menghasilkan potongan atau sayatan yang menyerupai chip, serpihanserpihan tersebut dapat juga berbentuk seperti serbuk (tergantung dari bahan).

18 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 : Cs. D. n 1000 M menit 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 tabel dibawah ini :

19 Tabel 2. Kecepatan Potong Untuk Beberapa Jenis Bahan. Bahan Cutter HSS Cutter Karbida Halus kasar Halus kasar Baja Perkakas Baja Karbon Rendah Baja karbon Menengah Besi Cor Kelabu Kuningan Alumunium a. Kecepatan spindle Kecepatan spindle utama dapat dihitung apabila kecepatan penyayatan telah diketahui. Untuk itu langkah pertama yang harus dilakukan untuk menghitung kecepatan spindle adalah melihat harga kecepastan potong dari bahan yang akan kita sayat pada table/referensinya. Kecepatan putar sumbu utama dapat dihitung dengan rumus : n Vc D RPM

20 Contoh : Keterangan : n : kecepatan putar spindle (rpm) Vc : kecepatan potong (m/menit) a. : konstanta (3,14) D : diameter cutter (mm) 1000 : diperoleh dari 1m = 1000 mm. 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: n Vc D , rpm 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.