9 BAB III TINJAUAN PUSTAKA 3.1 PENDAHULUAN Proses manufaktur merupakan satu mata kuliah yang harus di kuasai oleh mahasiswa teknik. Oleh karenanya melakukan praktikum proses manufaktur harus dilakukan demi didapatnya suatu penguasaan umum terhadap proses pembuatan suatu produk. Mesin freis adalah mesin tools yang digunakan secara akurat untuk menghasilkan satu atau lebih pengerjaan permukaan benda dengan menggunakan satu atau lebih alat potong. Benda kerja dipegang dengan aman pada meja benda kerja dari mesin atau dalam sebuah alat pemegang khusus yang dijepit atau dipasang pada meja mesin. Selanjutnya benda kerja dikontakkan dengan pemotong yang bergerak maju mundur. Mesin freis merupakan mesin potong yang dapat digunakan untuk berbagai macam operasi seperti pengoperasian benda datar dan permukaan yang memiliki bentuk yang tidak beraturan, roda gigi dan kepala baut, boring, reaming. Pembuatan laporan, dilakukan dengan tujuan sebagai pembukuan tertulis dari praktikum yang telah dilakukan. Serta untuk mengetahui tingkat penguasaan mahasiswa terhadap materi yang telah diberikan. Laporan ini diharapkan dapat meningkatkan pemahaman mahasiswa di dalam praktek maupun teori pembubutan sehingga kelak dapat menunjang keterampilan dan kemampuan mahasiswa di dalam dunia teknik pemesinan.
10 3.1.1 Mesin Freis Mesin freis adalah mesin tools yang digunakan secara akurat untuk menghasilkan satu atau lebih pengerjaan permukaan benda dengan menggunakan satu atau lebih alat potong. Benda kerja dipegang dengan aman pada meja benda kerja dari mesin atau dalam sebuah alat pemegang khusus yang dijepit atau dipasang pada meja mesin. Selanjutnya benda kerja dikontakkan dengan pemotong yang bergerak maju mundur. Mesin freis merupakan mesin potong yang dapat digunakan untuk berbagai macam operasi seperti pengoperasian benda datar dan permukaan yang memiliki bentuk yang tidak beraturan, roda gigi dan kepala baut, boring, reaming. Kemampuan untuk melakukan berbagai macam pekerjaan membuat mesin freis merupakan salah satu mesin yang sangat penting dalam bengkel kerja. 3.1.2 Prinsip Kerja Mesin Freis Prinsip kerja mesin freis adalah gerak potong dilakukan oleh pahat yang berasal dari putaran spindel dan gerak makan oleh benda kerja yang berasal dari gerakan meja kerja secara translasi sebagai pembawa benda kerja. 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. 3.1.3 Spindel Mesin Spindel mesin 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
11 maka akan terjadi gesekan atau tabrakan sehingga akan menghasilkan pemotongan pada bagian benda kerja, hal ini dapat terjadi karena material penyusun cutter mempunyai kekerasan diatas kekerasan benda kerja. 3.1.4 Klasifikasi Proses Freis Secara Umum: Klarifikasi proses freis berdasarkan letak pisau seperti pada Gambar 3.1. yaitu : 1. Slab milling Proses freis 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. Face milling Pada freis muka, pisau dipasang pada spindel yang memiliki sumbu putar tegak lurus terhadap permukaan benda kerja. Permukaan hasil proses freis dihasilkan dari hasil penyayatan oleh ujung dan selubung pisau. 3. End milling cutters Pisau pada proses freis jari biasanya berputar pada sumbu yang tegak lurus permukaan benda kerja. Pisau dapat digerakkan menyudut untuk menghasilkan permukaan menyudut Gambar 3.1 Klasifikasi Proses Frais 3.1.5 Jenis Mesin Freis Menurut Kegunaan dan Kebutuhanya
12 Maka mesin ini dapat dikalsifikasikan sebagai berikut: 1. Mesin Frais Horizontal Mesin (Gambar 3.2) ini 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 horizontal 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. Gambar 3.2 Mesin Frais Horizontal 2. Mesin Frais Vertikal Mesin ( Gambar 3.3) ini gerakan mejanya sama denga 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 samapi horizontal. 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.
13 Gambar 3.3 Mesin freis vertical 3. Mesin Frais Universal Mesin frais universal (Gambar 3.4) 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. Gambar 3.4 Mesin Frais horizontal 3.1.6 Chisel Chisel adalah komponen alat berbentuk seperti pahat yang dipasang pada exhavator jenis breker yang digunakan dalam proses tambang,chisel ini berfungsi sebagai pemecah batu. Menurut jenis permukaan mata nya chisel dibedakan menjadi 4 jenis: Wedge type : berbentuk seperti pahat ujungnya mempunyai 2 sisi Blunt type : berbentuk tabung dimana ujungnya tidak memiliki sis.i Cone type : berbentuk runcing seperti pensil yang diserut.
14 Moil type : ini adalah model yg umum digunakan yang ujungnya memiliki 4 sisi.dan model ini yang akan saya bahas dalam proses kerja praktek ini Gambar 3.5 Type chisel menurut jenis permukaan 3.1.7 Bagian Mesin Freis Bagian mesin freis secara umum, dapat dijelaskan sebagai berikut: Badan (machine column). Badan adalah bagian yang menahan seluruh bagian-bagian mesin itu, di dalamnya terdapat motor penggerak, susunan roda-roda gigi pengatur kecepatan putar, tempat minyak pelumas untuk melumasi bagian-bagian yang berputar. Alas Dibagian alasnya terdapat tempat penampungan cairan pendingin, cairan pendingin ini dialirkan oleh suatu pompa ke tempat kedudukan pisau freis melalui pipa atau selang untuk mendinginkan pisau penyayat, cairan ini apabila sudah dipakai akan kembali lagi ke tempat semula melalui suatu saluran. Lengan Lengan adalah bagian mesin freis yang berguna sebagai tempat kedudukan penopang atau penahan ujung poros mesin frais dan letaknya pada bagian paling atas mesin tersebut. Kedudukan lengan ini dapat diatur atau digeser, pada suatu pengerjaan tertentu lengan ini kadang-kadang tidak dipakai karena menghalangi perlengkapan yang dipakai.
15 Paksi atau spindel (main spindle). Paksi atau spindel adalah poros utama masin frais dan berfungsi sebagai tempat kedudukan poros frais (arbor), poros tersebut dimasukkan ke dalam lubang paksi dan diikat dengan baut pengikat yang letaknya di ujung lubang paksi, jika mesin dijalankan paksi akan membawa poros ikut berputar. Lutut Lutut adalah tempat kedudukan meja dan eretan meja (sadel), lutut ini ditahan oleh eretan yang melekat pada badan mesin serta ditopang oleh poros berulir sebagai poros penggerak naik turunnya lutut tersebut. Sadel Eretan meja atau sadel adalah bagian yang menyokong meja dan terpasang di atas lutut, bagian bawahnya berbentuk sambungan ekor burung yang menghubungkan bagian atas lutut, bagian atasnya terdapat bantalan penahan meja dan mempunyai sambungan ekor burung yang bentuknya memanjang, meja tersebut diikat dengan baut yang terpasang pada salurannya. Meja Bentuk meja mesin persegi panjang dan berfungsi sebagai tempat kedudukan benda kerja yang akan disayat, permukaannya sangat rata dan beralur dengan bentuk, gunanya disamping tempat kedudukan baut-baut pengikat juga sebagai saluran untuk mengalirkan cairan pendingin yang sudah terpakai ke tempat bak penampungan. 3.1.8 Perlengkapan Mesin Freis 1. Ragum (catok) Ragum 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 (Gambar 3.5) ini digunakan untuk menjepit benda kerja yang bentuknya sederhana dan biasanya hanya digunakan untuk mengefrais bidang datar saja.
16 Gambar 3.6 Ragum biasa b. Ragum berputar Ragum (Gambar 3.7) 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 360. Gambar 3.7 Ragum putar c. Ragum universal Ragum (Gambar 3.8) ini mempunyai dua sumbu perputaran, sehingga dapat diatur letaknya secara datar dan tegak. Gambar 3.8 Ragum universal 2. Kepala pembagi (dividing head) Kepala pembagi (dividing head) ( Gambar 3.9) adalah peralatan mesin frais yang digunakan untuk membentuk segisegi yang beraturan pada poros yang panjang. Pada
17 peralatan ini biasanya dilengkapi dengan plat pembagi yang berfungsi untuk membantu pembagian yang tidak dapat dilakukan dengan pembagian langsung. Gambar 3.9 Kepala pembagi 3. Kepala lepas Kepala lepas ini (Gambar 3.9) digunakan untuk menyangga benda kerja yang dikerjakan dengan dividing head. Sehingga waktu disayat benda kerja tidak terangkat atau tertekan ke bawah. Gambar 3.10 Kepala lepas 4. Rotary table. Rotary table/ Meja putar (Gambar 3.10) digunakan untuk membagi segi-segi beraturan misalnya kepala baut. Disamping itu juga dapat digunakan untuk membagi jarak-jarak lubang yang berpusat pada satu titik misalnya membagi lubang baut pengikat pada flendes. Gambar 3.11 Meja putar
18 5. Adaptor Adaptor (Gambar 3.11) adalah tempat dudukan (pengikatan) cutter sebelum dimasukkan ke sarung tirus pada sumbu utama. Gambar 3.12 Adaptor 4. Arbor (Gambar 3.13) besearta dudukan cincin dan penyangga. Cutter pada mesin frais horizontal dipasang pada arbor yang posisinya diatur dengan pemasangan cincin. Gambar 3.13 Arbor 5. Stub Adaptor Stub Adaptor (Gambar 3.12) adalah tempat dudukan (pengikatan) cutter sebelum dipasang pada sarung tirus pada sumbu utama. Dipasang pada mesin freis tegak, Alat ini digunakan untuk memegang pisau freis yang pendek dan berlubang serta beralur misalnya Face Mill Cutter. Gambar 3.14 Stub Adaptor
19 6. Kolet Kolet (Gambar 3.13) adalah alat penjepit pisau freis yang bertangkai tirus/lurus. Bentuk alat ini bermacam-macam, tetapi prinsip kerjanya sama yaitu untuk memegang pisau freis yang berbentuk jari (End Mill Cutter). Gambar 3.15 Kolet 3.1.9 Jenis-Jenis Pisau Mesin Frais a. End Mill End Mill ( Gambar 3.16) adalah mata bor frais seperti gambar diatas yang memotong bahan di satu sisi, serta di ujungnya. Mata bor frais umumnya digunakan untuk merujuk kepada pemotong dasar rata.mereka biasanya terbuat dari baja kecepatan tinggi (HSS) atau karbida, dan memiliki satu atau lebih alur/flute. Mereka adalah alat yang paling umum digunakan di milling vertikal. b. Slot Drill Gambar 3.16 Slot (paling atas), end mill dan Ball nose mill Pisau Slot (baris atas di gambar adalah jenis endmills dengan pemotong pusat. Umumnya memiliki dua-(kadang-kadang tiga atau empat-) alur pemotong yang mampu melakukan pengeboran ( pemotongan tembus) langsung turun ke dalam bahan dan kemudian bergerak lateral untuk memotong slot
20 c. Roughing Endmill Pisau ini cepat memakan sejumlah besar bahan. Jenis ini menggunakan bentuk potong gigi bergelombang di pinggiran. Gigi-gigi bergelombang membentuk tepi tajam banyak berturut-turut memproduksi chip kecil, menghasilkan permukaan akhir yang relatif kasar. Selama pemotongan, gigi beberapa berada dalam kontak dengan benda kerja mengurangi berisikdan getaran. d. Ballnose Mill Pemotong hidung bola(paling bawah di gambar diatas, mirip dengan bor slot, tetapi ujung pemotong adalah hemispherical. Mereka ideal untuk mesin bentuk 3-dimensi berkontur di pusat mesin, misalnya dalam cetakan dan die. Mereka juga digunakan untuk menambah radius antara permukaan tegak lurus untuk mengurangi konsentrasi tegangan/gesekan. e. Slab Mill Gambar 3.17 Slab mill Slab mill digunakan baik sendiri atau dalam operasi bersamaan pada mesin milling horizontall atau universal untuk permukaan mesin yang luas dan besar dengan cepat.
21 Untuk penggunaan di mesin frais vertikal mereka digantikan oleh pisau pemotong permukaan karbrida. f. Pisau Permukaan dan Samping Gambar 3.18 Pisau permukaan dan samping Pisau pemotong permukaan dan sisi ini dirancang dengan gigi pada sisinya serta lingkarannya. Mereka dibuat dalam berbagai diameter dan lebar tergantung pada aplikasi. Gigi di samping memungkinkan cutter untuk membuat pemotongan tidak seimbang (memotong pada satu sisi saja) tanpa membelokkan pemotong seperti yang akan terjadi dengan pemotong gergaji yang tidak ada gigi samping. g. Pemotong gigi berbentuk spiral/involute gear cutter Gambar 3.19 Involute gear cutter
22 Ada 8 pemotong (tidak termasuk ukuran dengan setengah yang jarang jarang) yang akan memotong roda gigi dari 12 gigi sampai diameter tak terbatas. Diatas adalah contohnya yaitu sebuah Gigi pemotong berbentuk spiral - nomor 4: Pemotong 10 diameter pitch Potongan roda gigi dari 26 hingga 34 gigi 14,5 derajat tekanan sudut h. Hobbing Gambar 3.20 Hobbing mill Pemotong adalah jenis alat pembentuk dan digunakan dalam hobbing mesin untuk menghasilkan gigi. Sebuah penampang gigi pemotong akan menghasilkan bentuk yang diperlukan pada benda kerja, sekali diatur untuk kondisi yang sesuai (ukuran kosong). Sebuah mesin hobbing adalah mesin milling khusus. i. Pisau Frais Permukaan/Face mill Gambar 3.21 Carbide Facemill
23 Sebuah face mill terdiri dari beberapa sisi potong yang dirancang untuk menahan tip karbida. Tips yang tidak dirancang untuk resharpened/diasah kembali dan dipilih dari berbagai jenis yang dapat ditentukan oleh berbagai kriteria, beberapa di antaranya mungkin: bentuk ujung, tindakan yang diperlukan, bahan yang dipotong. Ketika tips yang tumpul, mereka dapat dilepas, diputar (diindeks) dan diganti untuk menyajikanpermukaan pisau tajam untuk benda kerja, hal ini meningkatkan kehidupan pisau. 3.2 PROSES MILLING Proses milling ini adalah, Proses milling adalah proses yang menghasilkan chips (beram). Milling menghasilkan permukaan yang datar atau berbentuk profil pada ukuran yang ditentukan dan kehalusan atau kualitas permukaan yang ditentukan. Proses kerja pada pengerjaan dengan mesin milling dimulai dengan mencekam benda kerja, kemudian dilanjutkan dengan pemotongan dengan alat potong yang disebut cutter, dan akhirnya benda kerja akan berubah ukuran maupun bentuknya. Gambar 3.5 proses pembubutan sisi dari chisel menggunakan mesin freis
24 Gambar 3.6 Foto chisel yang sudah tumpul Gambar 3.7 proses milling chisel tampak samping